resolución de problemas en i3d - fdm

Resolución de Problemas en I3D - FDM

Damian Garayalde

Ing. Electrónico

damian@hornero3dx.com

Ignacio Benassi

Tec. Electromecánico

Ibenassi@hornero3dx.com

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Que hacemos en Hornero 3DX?

SERVICIOS

PRODUCTOS

CAPACITACIÓN

Impresión Escaneo Diseño Ingeniería

Impresoras Escanners Filamentos

Postventa

Insumos

Introducción I3D Diseño 3D CAD Resolución de problemasEscaneo 3D

3

Diseño e Impresión + Escaneo

Imanes para heladera

4

Ingeniería, Diseño e Impresión

Desarrollo de bombas peristálticas

5

Servicio de Impresión y postprocesado

Moldes para matricería

6

Venta de Equipos

Prototipado rápido

- Principios operativos de una impresora

- Partes de una impresora y funcionalidad

- Parametría de una pieza impresa

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- Análisis de fallas

- Ejercitación

- Resolución de problemas

Índice

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Repaso - Impresión 3D por deposición fundida - FDM

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Impresoras FDM componentes básicos

Cama calienteHOTBED HEATED BEDHEATED PLATFORM

ExtrusorEXTRUDER

FilamentoFILAMENT

Bobina de FilamentoFILAMENT SPOOLElectrónica

ELECTRONICS

Fuente de alimentación

POWER SUPPLY

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Manufactura aditiva

Parametria - Características de una pieza

Altura de capa LAYER HEIGHT

100um – 300um

Relleno INFILL

20 % - 30%

# Perímetros o grosor de pared # of PERIMETERS or WALL/SHELL THICKNESS

2 o 3 2 o 3 x diam. extrusor

# capas sólidas arriba y abajo o grosor de capa solida arriba y abajo # of TOP / BOTTOM SOLID LAYERS or TOP / BOTTOM SOLID LAYER THICKNESS

2 o 3 2 o 3 x altura de capa

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Manufactura aditiva

Calibración del eje Z

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Manufactura aditiva

Calibración del eje Z

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Casos posibles:

DISTINTAS SITUACIONES podrían causar el MISMO SÍNTOMA

El SÍNTOMA puede ser consecuencia de una

COMBINACIÓN de SITUACIÓNES

que por separado no afectan la impresión

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Manufactura aditiva

Análisis y Ejercitación

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Biblioteca de referencia con las fallas mas comunes

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https://www.hornero3dx.com/soporte/#solucion

Guía online para mejorar la calidad de impresión

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Fallas asociadas a calibración de cama

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Fallas asociadas a calibración de cama

• Al comenzar el motor salta pasos

(baja temperatura de cabezal, cama demasiado pegada al extrusor, filamento /extrusor obturado, etc)

- Las primeras capas salen translucidas por falta de material y se observan ondulaciones entre los trazos

- Se valida aumentando la distancia entre cama y extrusor y observando si el motor deja de saltar pasos

- Se nota sobre las capas superiores planas como ondulaciones en la terminación

• La pieza no se adhiere a la cama o queda con terminación sup. mala

(baja temperatura de cabezal/cama, cama demasiado lejos del extrusor, filamento /extrusor obturado, etc)

- Probar con empujar levemente el cabezal contra la cama mientras se imprime para ver si se corrige el efecto.

En dicho caso se trata de una mala calibración de eje z. Modifica la calibración mecánicamente o por software.

- Si el plano de desplazamiento XY no esta paralelo al plano de la cama; o si la cama no es una superficie

plana, en ciertas secciones se presentará una impresión correcta mientras que en otras defectos de extrusor

demasiado cercano o lejano a la cama.

- Si se esta trabajando con ABS / HIPS y la temperatura de la cama y ambiente no es la suficiente puede que el

modelo se comience a despegar. Esto sucede principalmente en los bordes agudos.

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Fallas asociadas al material

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AcrilonitriloButadienoEstireno

TemperaturasEXT 230°C - 235 °CBED 80 °C - 100 °C

Propiedades clave- Mecanizable- Funde con acetona- Resistencia mecánica- Precaución warping- Precaución fracturas- Alta dureza

Ensayo de llamaOLOR Feo, Plástico quemadoHUMO Negro y densoGOTEO No hay, se contrae

Ensayo de llamaOLOR Rico, Azúcar quemadaHUMO PocoGOTEO Hay goteo

ABS

Ácido Poliláctico

TemperaturasEXT 190°C - 220 °CBED 20 °C - 60 °C

Propiedades clave- No Mecanizable- Funde con cloroformo- Biodegradable- Reacciona con UV- Indicado piezas grandes- Transición vítrea baja

PLA

Fallas asociadas al material

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Fallas asociadas al material

• Extrusión insuficiente

(poco caudal o flow, boquilla incorrecta, diámetro de fil. incorrecto, temperatura inadecuada)

- Si la temperatura es menor a cierto valor el caudal disminuirá pudiendo llegar a interrumpirse.

- Debido a la baja temperatura, la pieza suele tomar un matiz mas opaco.

• Stringing / Hilado

(mala configuración de retracción, temperatura excesiva)

- Si la temperatura es demasiado alta o no se tiene retracción alguna, el hot-end liberará filamento aun

cuando no debe extruir, como por ejemplo en los traslados del cabezal.

- Debido a la alta temperatura la pieza suele tomar un matiz mas brillante.

• Terminación incorrecta símil falta de material y warping en esquinas

(velocidad excesiva, falta de temperatura en ambiente, ventilación forzada, etc)

- Se nota sobre las capas superiores planas como una terminación que no cubre totalmente la pieza.

- Debilita la rigidez de la pieza en los laterales y partes esbeltas.

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Fallas asociadas al material

• Defectos granulados o finos en pared

(humedad, hobbed bolt en malas condiciones, etc)

- Si es un filamento con humedad se puede identificar separando el extrusor y extruyendo material, si

chisporrotea o presenta burbujas que se generan luego de extruido es humedad.

- En caso de un mal hobbed bolt la pieza va a presentar efectos similares a los de subextrusión

• Defectos no repetitivos símil extrusión variable

(diámetro de filamento variable, regulación de temperatura no consistente)

- En algunas capas del modelo aparenta tener sobre o sub extrusión. Esto puede deberse a una variabilidad en

el diámetro del filamento o a una variabilidad grande en la temperatura de extrusión

• Deformación en púas y piezas esbeltas (mayoritariamente en PLA)

(ausencia de fan de capa, velocidad excesiva, temperatura ambiente excesiva)

- Si la pieza es esbelta o la temperatura es alta el material de las capas previas no llega a solidificarse y es

deformado por el paso del cabezal en la capa posterior. Se diagnostica bajando la velocidad o efectuando

ventilación forzada. Posibles soluciones son el agregado de un fan de capa y veloc o temp menor .

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Fallas asociadas al extrusor

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Fallas asociadas al extrusor

Termistor / termocupla

TERMISTOR or TERMOCOUPLE

Ambos son sensores de temperatura y el controladordebe conocer con exactitud el modelo para saber comointerpretar la señal generada por el mismo. Uno generaun cambio de resistencia (NTC) y el otro un cambio detensión

Motor de empujeEs el encargado de accionar eltornillo moleteado (puede estaracoplado de manera solidaria omediante una reducción)

Cartucho calentador

HEATER

Son placas modulares con un integrado que recibiendo dos o tres señales digitales genera un set de 4 señales de potencia que son aplicadas a un motor Paso a Paso.

Tornillo moleteado

HOBBED BOLT

Es la superficie que tracciona elfilamento empujándolo haciael bloque calefaccionado parasu fundición

Pico o boquilla

NOZZLE

Es el pico por el cual sale el plásticoextruido. El mismo determina eldiámetro del filamento extruido. Elmismo guarda relación con la velocidadde impresión, el caudal de material y eldiámetro del filamento utilizado.

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Fallas asociadas al extrusor

• Extrusión excesiva

(mucho caudal o flow, boquilla incorrecta, diámetro de fil incorrecto, temperatura inadecuada)

- Se nota mas cuando el infill es alto o en partes donde el área transversal total es chica. Ver ejemplo pua.

- Se nota sobre las capas superiores planas como ondulaciones en la terminación

• Extrusión insuficiente

(poco caudal o flow, boquilla incorrecta, diámetro de fil incorrecto, temperatura inadecuada)

- Se nota sobre las capas superiores planas como una terminación que no cubre totalmente la pieza.

- Debilita la rigidez de la pieza en los laterales y partes esbeltas.

• Extrusión NULA

(motor o moleteado inoperativo, boquilla/filamento bloqueado, temperatura inadecuada, etc)

- La impresión no inicia o se interrumpe de manera súbita en alguna parte del proceso.

- Si el motor esta operativo, se escucha al mismo saltarse pasos (torque regulado bien)

- Si el motor esta operativo, el mismo come o cala al filamento y deja de empujar (torque excesivo)

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Motores, Alimentación & Electrónica

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Motores, Alimentación & Electrónica

ARDUINO

ATMEGA 2560

Termistor

5v gnd

Display

USB

RAMPS

12v

Pololu 5v

gnd

Fuente 12 v gnd

220v CA

diodo10.4 v12 v

5v CC

AMS 11175 v

?

5 v

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Motores, Alimentación & Electrónica

• Display “on” y firmware bien pero los motores y calentadores no andan

(alimentación via Arduino/USB)

- Si la impresora esta conectada a una PC via USB y a su vez a la fuente, puede suceder que la fuente no este

entregando tensión y la impresora aparente operativa, ya que se alimenta de la PC. Sin embargo, los equipos no

están diseñados para manejar potencia con energía proveniente del USB.

• Pieza sale con medidas incorrectas en algún eje

(mala configuración de ppm en Firmware o cambio en hardware del equipo, desalineación de ejes)

- El movimiento de los motores desde el mundo digital se mide en “pulsos” mientras que en la pieza impresa

medimos en “mm”. Cada motor tiene una relación de grados girados vs pulsos recibidos. Si cambiamos el

motor o el sistema de transmisión esta relación debe actualizarse en el firmware.

- Si las piezas salen ovaladas en diagonal sobre el plano XY u otros defectos también se puede deber a que

ambos ejes no quedaron alineados de forma ortogonal.

- Si el error esta en el eje Z y el motor se mueve menos de lo que debería, el efecto aparente será el de caudal

excesivo al imprimir.

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Motores, Alimentación & Electrónica

• Motor gira en sentido inverso

(mala configuración del Firmware o conexión de la ficha invertida)

• Motor no gira o se salta pasos

(poca corriente máxima, algún cable con falso contacto, motor quemado, driver quemado, falso contacto)

- Desconectar el motor y medir entre los cables, de los 4 cables dos y dos deben presentar una resistencia baja.

De no ser así se fundió el aislante y alguna de las bobinas esta en corto con la otra. Por otra parte, si no hay

dos pares que presenten continuidad lo mas probable es que uno de los cables este cortado (puede ser

interno).

- En los casos mas leves, puede provocar un desfasaje del modelo en uno de los ejes.

- Si la estructura no presenta rozamientos altos, los motores de los ejes XYZ no deberían requerir alto torque

(excepto el Y de cartesianas tipo Prusa con cama que presente gran inercia).

- En casos de poca corriente el motor del extrusor puede saltar pasos y no extruir (mas probable en los de tipo

Direct Drive o Bowden que en los derivados del Greg Wade)

- Para determinar si el problema es de drivers se puede cruzar la ficha de los motores X e Y y repetir test.

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Manufactura aditiva

Motores, Alimentación & Electrónica

Sistema cartesiano => X Y Z en tres planos ortogonales (90° entre cada uno)

X Y Z son EJES de desplazamiento o POSICIONAMIENTO.

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Manufactura aditiva

Ejercitación

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Manufactura aditiva

Ejercitación - Diagnóstico y resolución

Dado el conjunto de piezas con errores:

- Identificar que fue lo que salió mal (que tiene mal la pieza)

- Identificar posibles causas o grupos de causas que podrían llevar al mismo resultado.

- Proponer los ensayos necesarios (en orden) para detectar la falla y corregirla.

- La modificación propuesta sería útil para toda pieza? De no ser así aclarar los casos.

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Manufactura aditiva

Ejercitación - Forzado de Falla

En ocasiones, para validar una hipótesis debemos forzar la falla o exagerar la misma

- Definir la patología de la falla a generar (que va a pasarle a la impresora o pieza impresa)

- Detallar los factores que podrían generar dicho efecto y los que se utilizarán en este caso.

- Modificar la impresora / configuración para generar el efecto

- Ejecutar la falla

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Para mayores consultas pueden encontrarnos en:

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