7 pasos para diseñar piezas para tu impresora 3D como un experto

Algo que me encanta de las tecnologías libres es que puedes mejorarlas hasta el infinito con tu toque personal, y diseñar piezas para tu impresora 3D es algo que entra dentro de ello.

A veces da un poco de respeto hacerlo, sobre todo cuando no hemos tocado muchos programas de diseño 3D y encima estamos metiendo mano a una máquina que parece que no controlamos del todo.

Pero esto se arregla fácil.

Lo bueno es que no hay solo una forma de hacer una determinada pieza para una impresora 3D, sino que hay una forma por cada persona que tenga las ganas de intentarlo, y eso es  lo que quiero conseguir en este artículo, que acabes diseñando tu propia pieza 3D personalizada para tu impresora.

¿Te atreves? Pues coge un calibre (o una regla 📐), un ordenador, tu impresora 3D y vamos al lío 🙂

🤔 Paso 1: Detecta un problema o mejora en el diseño de tu impresora 3D

Cuando nos ponemos a diseñar en 3D una pieza para nuestra impresora 3D o nos la descargamos, suele ser por que algo no funciona todo lo bien que debería, o funciona bien, pero nos gustaría que lo hiciera mejor (o, simplemente probar cosas nuevas).

En el ejemplo de este caso, fue a partir de un problema que detecté en mi impresora, of3lia, No tenía un buen soporte para el ventilador del hotend que yo tenía.

Busqué un segundo modelo (no he sido capaz de volverlo a encontrar, ya lo siento), era robusto y me gustaba, pero (y aquí es donde quería llegar), tenía un problema: Cierta cantidad de aire rebotaba hacia fuera.

A veces pasa, el ventilador va conectado directamente a la fuente de alimentación a 24[V] por lo que va a toda leche. Esto genera una zona donde el aire tiene más resistencia a la salida, y le cuesta menos salir por donde ha entrado que salir por donde debería (aun yendo en contra del flujo).

El problema de todo esto es que, al salir una cantidad de aire hacia fuera, éste iba sobre las piezas que el hotend tenía debajo, enfriándolas demasiado pronto y por lo tanto, fomentando el warping.

Necesitaba algo que volviera a encauzar ese aire.

✍🏻 Paso 2: Haz un croquis a mano alzada de tu pieza

La idea ya la tenemos: Una pieza que acoplada en algún sitio desvíe el aire que sale hacia afuera de la parte baja del ventilador. Ahora solo hacía falta coger un boli y un papel y apuntar las ideas (locas, si no, no valen) que se me fueran ocurriendo para solventar el problema.

Hubo varias propuestas:

☝🏻 Propuesta Nº1: Hacer una pieza que fuera atornillada a los mismos tornillos del ventilador.

Era viable pero demasiado complejo. Debía poner además unos tornillos más largos, y la rosca de los de métrica 4 que llevaba no es infinita (no cubre todo el tornillo cuando éstos son muy largos). No está mal, pero sigamos pensando.

✌🏻 Propuesta Nº2: Acoplar una pieza a un pivote del ‘Greg Extruder’ con un tornillo y que se acoplara al ventilador.

Te presento el Greg´s Extruder que tiene of3lia, un extrusor impreso que se imprimía antes cuando otros extrusores y hotends mejores no existían, pero que iba muy muy bien. Tenía un pivotito que nunca supe para qué servía, quizás lo pudiera usar.

El diseño era más complicado que el primero que hice. Dicho pivote tenía que girar 90 grados y ponerse sobre el ventilador, pero éste no quedaría hermetizado por debajo que es lo que queríamos. Como ventaja, solo necesitaba un tornillo adicional más, pero lo veo muy complejo y poco eficiente.

Descartado.

🤟🏻 Propuesta Nº3: Acoplar una pieza por la parte externa del ventilador encajada en este.

Perfecto. No necesita más tornillos, se sujeta bien y cubre todo el ventilador (queda hermetizado). A la tercera va la vencida, ahora sigamos con el lío.

📏 Paso 3: Define las medidas funcionales de tu pieza

Ahora es el momento de ponernos más técnicos.

En este caso dichas medidas son las siguientes (sacado tras analizarlo un poco y pensar, no es más):

• Las medidas del ventilador: Si la pieza va encajada en el ventilador, habrá que saber cuáles son las medidas de este para hacer un agujero con la forma del ventilador, en este caso 40×40[mm]

• Forma y posición de la paleta: Las hélices del ventilador son como una circunferencia inscrita dentro del cuadrado del ventilador. Si yo pongo la paleta cubriendo dicha área, estaré haciendo que el ventilador no pueda absorber todo el aire que necesita. Por lo tanto, la paleta debía salvar ese círculo.

• Largura de la paleta: Si la ponemos muy larga puede que choque contra algo cuando el carro esté a la derecha del todo, pero si la pongo muy corta, probablemente haya aire ‘rebotado’ que se siga saliendo. Necesito poner la medida mínima para que no se note aire en la parte baja del hotend, en principio unos 5-7[cm].

Como ves, no es nada complicado, solo es plantearse cuales son las medidas inamovibles para que todo funcione correctamente, después ya puedes hacer tu pieza con forma de tucán o minimalista.

Pero esas medidas deben estar bien.

🖥️ Paso 4: Diseño iterativo en 3D

El diseño iterativo es aquel diseño que hace más de una propuesta de mejora. A partir de unas bases tu creas un primer prototipo, lo montas, ves en que se puede mejorar (aunque funcione bien) y vuelves a hacer otro prototipo.

Parte de la base de que somos humanos y no nos podemos dar cuenta de todo, para ello hay que probar y testear, nunca conformarse (bueno, cuando lleves 360 iteraciones ya te puedes conformar, sí).

En mi caso fueron 3 iteraciones.

💪🏻 Primer modelo: más robusto pero funcional

Este modelo funcionaba a la perfección (ahí ves el apaño anterior que hice con un trozo de papel y celo, sería el modelo 0).

La cosa es que veía que el peso de la paleta hacía ceder un poco la pieza hacia abajo y, a ojo, me parecía demasiado tosco, seguro que se podía reducir.

🚫 Segundo modelo: Mejorado pero erróneo.

Aquí, me di cuenta de que podía aligerar peso y que las medidas se podían optimizar. Esto se llama optimización topológica.

El caso es que al montarlo hubo un problemilla, no encajaba.

🐦 Tercer modelo: Mas ligero que una pluma

Quizás te parezca igual al anterior y en esencia lo es. Este lo hice porque tomé una medida mal en el anterior y me di cuenta después de imprimirlo. Gajes del oficio.

Te enseño como lo hice y los pasos que dí.

🔥 Como diseñé esta pieza para mi impresora 3D paso a paso en FreeCAD

1️⃣ Puse un cubo dentro de otro cubo y los resté. Este será el acople con el ventilador.

2️⃣ A continuación agregué otro cubo a la resta anterior, para hacer la paleta que desviaría el aire de la parte baja del hotend.

3️⃣ Siguiente medida funcional: el área que ocupaban las paletas del ventilador. Quito todo lo que sobra de mi pieza anterior.

4️⃣ Vamos a la parte de atrás. El cubo del 2º Punto ha dejado material y ya no podemos encajar bien la pieza al ventilador. Quitamos lo que sobra.

5️⃣ Podemos optimizar más la paleta quitando material sobrante, para ello voy a crear una pieza formada de la resta de dos cilindros. Tras eso, esa pieza se restará de mi pieza original, creando nuestra pieza final.

6️⃣ Finalmente hacemos la resta y ya tenemos nuestra pieza lista.

Ahora a meterla en el laminador.

🚀 Paso 5: Configúrala en tu laminador

Ahora descárgate e instálate el Cura Ultimaker (si no lo has hecho ya), y para el lío (y si quieres ir más allá, te dejo mi mega manual de Cura Ultimaker).

A continuación, abrimos nuestra pieza para nuestra impresora 3D y la miramos detenidamente, ¿es bonita verdad?

Pues ahora, en los parámetros que vemos a la derecha métele los siguientes:

• Layer Height: 0,2 [mm]
• Wall Thickness: 0,8 [mm]
• Top/Bottom Thicness: 0,6[mm]
• Infill: 7[%]
• Printing Temperature: 200[ºC] para PLA y 230[ºC] para ABS
• Build Plate Temperature: 40[ºC] para PLA y 90[ºC] para ABS
• Print Speed: 30[mm/s]
• Travel Speed: 100[mm/s]
• Diameter: 1,75[mm]
• Flow: 100[%]
• Enable Retraction: Si
• Print Speed: 40[mm/s]
• Travel Speed: 100[mm/s]
• Enable Print Cooling: Si
• Generate Support: Si
• Support Placement: Touching BuildingPlate
• Build Plate Adhesion: Skirt
• Print Sequence: All At Once

Tal y como lo habéis puesto, se tendría que ver así (en ‘Layer View’ o vista por capas):

Ahora exporta el GCODE (Código generado para que lo entienda la impresora a partir de la pieza 3D y los parámetros que le hemos metido) a un pincho con ‘Save to removable Drive’, solo queda lo más entretenido, imprimir tu diseño en tu impresora 3D.

🖨️ Paso 6: Imprime en 3D tu creación sin mucho tardar.

Este paso es el que más va a durar en general pero que menos tiempo te lleva.

Mete la pieza en tu tarjeta SD e introdúcela en tu impresora 3D y comprueba:

1. Que la cama caliente está nivelada.
2. Que la superficie es adherente (ya sea con laca o por que la superficie es rugosa).
3. Que el filamento está bien introducido en el extrusor.
4. Que no tienes la impresora en un lugar con alguien durmiendo.

Dicho esto, dale a precalentar material y cama caliente y ejecuta el archivo. Ahora hazte un cafecito ☕, y a esperar, nuestra creación está tomando forma 🙂

👨🏻‍🔬 Paso 7: Monta y testea el diseño para tu Impresora 3D

Este es el paso crítico, ya la has diseñado completamente, la has impreso y es la hora de ver si funciona o no. Sácala de la impresora y móntala donde debería.

En mi caso, este paso lo hice 3 veces (una por cada iteración) y ten en cuenta que siempre hay algo que se puede mejorar. En mi caso no conté con el centro de gravedad de la pieza por lo que sí que tenía que agarrarla con algo sobre el ventilador aparte de encajarla.

Como la pieza pesaba muy poco, no iba a tener casi inercias, por lo que no era necesario pegar con Súperglue (además de contar lo engorroso que es), por lo que le metí moco de pavo (sí, como lo oyes).

Tras unas pruebas de movimiento, vi que todo funcionaba que te cagas muy bien, y di por finalizado mi proceso de diseño en 3D con mi nueva súper pieza 🙂 y no me llevó más de una mañana (esas del sábado que te tiras viendo la tele y perdiendo el tiempo).

🖇️ BONUS Paso 8: Sube tu pieza 3D a Thingiverse

Este paso no es obligatorio, pero sí recomendable, la gente quiere ver tu megacreacion y es una de las cosas que molan en la impresión 3D, la de compartir tus creaciones y que la gente se pueda beneficiar de ellas a la vez que tú te estás beneficiando de las creaciones de los demás.

Las imágenes en Thingiverse miden 628×472[px] y no te digo que las hagas justo de ese tamaño, solo el tamaño que tienen que tener para que salgan enteritas sin que el programa te meta algún rectángulo blanco para completar el tamaño del a foto, yo uso GIMP para hacerlo.

Una vez exportadas, métete en tu cuenta o sino regístrate, es súper fácil. A continuación le das a «Upload a Thing!», yo he subido mi diseño en .stl y mi archivo de FreeCAD y metes los datos:

• Nombre (en inglés): Air Diverter Supported By 40mm Fan
• Category: 3D Printing Accessories
• Text: «This is a piece for Diverting the Air of the nozzle fan when it go back».

Hay más cosas, las vas rellenando según consideres.

Y así quedaría tu súper pieza:

A partir de aquí puedes compartir lo que quieras 🙂

💙 Que, ¿Ya sabes cómo diseñar piezas para tu impresora 3D?

Sé que parecen muchas cosas, pero como ves es todo muy sencillo y no hace falta ser un experto en diseño 3D para hacer piezas con tu impresora, de hecho, por eso he cogido este ejemplo, para que veas todo lo que puedes hacer de forma muy sencilla.

Diseñar piezas para impresora 3D es algo que va a desarrollar nuestra curiosidad y nuestras ganas de aprender con nuestra impresora 3D continuamente, y eso me encanta.

Entrena tus habilidades, enseña a los demás como has mejorado tu impresora y sobre todo no pares de aprender.

Espero que hayas disfrutado leyendo el post tanto como lo he hecho yo escribiéndolo, y una vez más muchas gracias por estar ahí 🙂

¡Un abrazo! Hasta luegoooooooo 😯😯😯😯😯😯