Habemus Corpore!

Semana corrida, não tive tempo de voltar à oficina e ainda andava encafifado com o motor que não funcionava como eu gostaria, quando recebo a ligação da empresa de corte a laser onde encomendei o quadro, dizendo que estava pronto.

Fui buscar os "Frames"  - no plural pois devido aos termos da negociação sairia o mesmo preço fazer um ou dois.

Serviço muito bom e rápido do pessoal da Alpha Laser, mandei um e-mail na Quarta a noite confirmando o pedido e na Sexta pela manhã eles me ligaram avisando que estava pronto.

Não resisti e rapidamente "montei" o quadro usando alguns apoios, a plaquinha quadrada no meio será a mesa de impressão.

Uhu!! vai ficar bonita. Podia ficar assim que ficaria bom, mas acho que o MDF deve variar muito com a umidade, seria mais seguro pintar para proteger e evitar algum empenamento. No final gosto das marcas queimadas no quadro, talvez se eu envernizar fique bom o que vocês acham?

Ledo Engano!!!

Comecei minha empreitada de modificar os motores unipolares retirados de impressoras matriciais achando que seria moleza.... ledo engano.

Os motores que retirei das impressoras Epson LQ são fabricados pela Shinano Kenshi, que é um grande fabricante de motores. Fico ainda mais interessado em reaproveitar estes motores, pois são motores de alta qualidade.

Os motores tem uma etiqueta com um código EM-xxx que acredito ser o código da Epson, mas em alguns deles a etiqueta mostra também o modelo (Part Number) STP-42D221

Bom, mãos à obra. Comecei pela parte mais divertida, desmontar! Tirando os quatro parafusos a tampa traseira é removida sem dificuldade, já se vê uma plaquinha onde estão soldados os fios das bobinas e o cabo de 5 fios que vai para fora do motor.

Este motor tem 4 bobinas, e no modo unipolar cada bobina tem um dos "lados" ligado ao fio comum e o outro ligado à um dos fios do motor, o fio comum é o ponto de solda maior, à direita e abaixo na foto acima.

Para transformar este motor em bipolar, precisamos refazer as conexões para que as quatro bobinas funcionem como se fossem duas. Para isso, temos que identificar os pares de bobinas que formam cada fase e associá-las em série ou paralelo. Em motores de passo a associação série das bobinas leva a um torque maior, já a associação em paralelo permite alcançar velocidades maiores. Existem outras implicações, como por exemplo se o motor foi projetado para trabalhar com 5 Volts, ligando as bobinas em série precisaremos pelo menos 10 Volts para poder acionar o motor corretamente.

Tenho visto que os motores usados nas RepRaps tem entre 2 e 3 Ohms de resistência elétrica das bobinas, este motor tem cerca de 3 ohms por enrolamento, associando em série teríamos 6 ohms o que pode comprometer a velocidade da máquina. Então minha primeira ideia é fazer a associação em paralelo, mas não tenho certeza se é a melhor opção. Depende um pouco também do que vou encontrar dentro do motor.

Retirei a plaquinha para poder refazer as ligações

Liguei as bobinas em paralelo, levando em conta os testes que eu havia feito antes de desmontar o motor, imaginei os enrolamentos e liguei os fios conforme deveria ser.

Montei o motor novamente e tive a primeira surpresa, ao girar o eixo na mão, o motor me pareceu um pouco "pesado", até meio "borrachento" fiquei imaginando se eu teria deixado cair algum fragmento de solda ou algo dentro do motor, ou se o fato de abrir o motor teria desalinhado alguma coisa, o que seria bem pior.

mesmo assim liguei o motor no circuitinho de teste que montei usando um "driver" tipo StepStick e coloquei o motor para girar.

Não é que funcionou! vejam que ele para exatamente no mesmo lugar depois de 200 passos (1,8° por passo). Fiquei contente que o motor está rodando, mas quando coloquei a mão minha alegria foi embora! O torque estava tão pequeno que o motor parava apenas de colocar a mão e além disso o motor estava esquentando bastante.

Fiquei pensando se eu realmente tinha derrubado algo dentro do motor ou se seria outra coisa, mas era tarde e a cabeça funciona melhor depois de uma boa noite de sono. Fui dormir frustrado.

To BEpolar or not to be? that's the question!

Depois da aventura da semana passada em busca de sucata resolvi o problema das guias e fui conferir os motores.

Os motores são itens críticos nas RepRaps, pois determinam a resolução (junto com as correias e polias) e a velocidade (junto com os "drivers"). Os motores usados são os motores de passo (ou step motors em inglês), motores de passo são, de forma simples, motores capazes de parar apenas em posições definidas, são muito utilizados em impressoras, robôs, drives de CD/DVD,  maquinas industriais (CNC) e até mesmo sua maquina fotográfica digital tem motores de passo.

Existem vários tipos de motores de passo conforme a aplicação e forma de construção, há muito material disponível na internet se você quiser entender um pouco mais sobre isso. (leia inclusive um artigo interessante no Laboratório de Garagem ).

Com relação à forma de acionamento elétrico do motor de passo, os mais comuns são os motores de duas fases. Existem dois grandes grupos os Unipolares e os Bipolares.

Na verdade a diferença é apenas como os enrolamentos (estatores) do motor estão interligados entre si. O nome Unipolar (um polo) ou Bipolar (dois polos) vem do fato que nos unipolares a corrente circula pelas bobinas apenas em uma direção (ex. do fio comum para a phase A+ ou do comum para a phase B- e etc.). Já nos bipolares a corrente circula em ambas as direções em cada bobina, hora da Phase B+ para a B- hora da B- para a B+.

Eles tem características diferentes o que torna cada tipo mais adequado para determinadas aplicações. "Grosso Modo" os unipolares são mais econômicos, pois os "drivers" são mais simples, já os bipolares tem torque maior (para motores de tamanhos iguais). No passado era muito comum encontrar motores unipolares, hoje em dia com o barateamento dos "drivers" em um único "chip" os bipolares tem sido mais usados.

Uma característica importante desses "drivers" novos é o recurso de "microstep" , que é a capacidade de fazer o motor parar em uma posição definida entre dois passos. Um "driver" simples para motor unipolar é realmente bastante simples, e é capaz de acionar o motor em passos inteiros ou meios-passos, os "drivers" para motores bipolares atuais conseguem acionar motores em 1/4, 1/8, 1/16 e até 1/32  !! de passo. Só para termos uma ideia, existem motores dede 7,5° (48 passos por volta) até 0,9° (400 passos por volta) - Existem com passos menores, mas não são muito comuns - motores de 1,8° (200 passos) são fáceis de encontrar e relativamente baratos. São os mais usados em RepRaps.

Um motor unipolar de 1,8° acionado a 1/2 passo terá um angulo de movimento de 0,9°, já um bipolar de mesmo passo poderia ser acionado à 1/16 de passo e ter um angulo de movimento de 0,1125° por passo !!!

Existem "drivers" capazes de fazer "microstep" em motores unipolares, mas ai deixam de ser simples e baratos, logo perdem toda a vantagem.

Bom, muita teoria a respeito motores, mas vamos ao que interessa.

Em cada impressora que eu desmontei encontrei dois motores. Um maior tamanho NEMA17 (42mm) e outro NEMA16 ou 15 (não estou certo, pode ser fora do padrão NEMA). Uma crença comum é que o numero "NEMA" define o torque do motor, na verdade o número "NEMA" apenas define o tamanho da face do motor, a distancia entre os parafusos de fixação e alguns outros parâmetros dimensionais, o torque está relacionado às características físicas do motor e elétricas dos enrolamentos. Em geral pode-se dizer que quanto maior o comprimento, maior o torque para o mesmo "NEMA" (mais longo, enrolamentos maiores logo mais torque) mas não é garantido.

O Motor grande (esquerda na foto) é unipolar, o pequeno é bipolar, não achei informação precisa na internet pois parece que esses motores são fabricados especialmente para a Epson, mas como todas as peças e suportes da Mendel90 são feitos para motores NEMA17, a escolha simples é usar o unipolar, já que o outro demandaria fazer adaptações nos suportes ou redesenhar as peças.

O problema é que é praticamente um padrão utilizar motores bipolares nas RepRaps, pois o aumento de resolução que se consegue com o "microstep" é importante para a qualidade final das peças impressas.

Ainda não sei se o torque destes motores é suficiente para minha impressora. Em geral se usam motores de no mínimo 2,5Kgf.cm para os eixos X,Y e Z e de no mínimo 4Kgf.cm para o "extruder". estimando pelo comprimento eu diria que ele serve para X, Y e Z, mas não para o "extruder".

Mas .....Como eu sei que esse motor é unipolar?

bom o desenho lá em cima mostra as ligações do bipolar (phase A+, phase A-, Phase B+ e phase B-) ou seja são 4 fios. Já o unipolar tem 1 ou 2 fios comuns (common wire no desenho acima), neste caso eles tem 5 ou 6 fios externos. Há ainda motores com 8 fios externos, que nada mais é que um motor com todas as ligações das bobinas "para fora". no caso dos motores de 6 ou 8 fios, é possível liga-los como motores bipolares.

Adivinha qual é o tipo conexão do motor unipolar que eu retirei das impressoras Epson ??? claro que é o de 5 fios, o único que não dá pra ligar como bipolar. Droga !

Aqui eu tinha algumas opções:

- Desistir destes motores e encomendar motores novos, solução fácil, mas quem disse que é divertido escolher a solução fácil?

- Procurar um "driver" para motor unipolar com capacidade de "microstep". dei uma passada pela internet e não achei nada disponível simples e barato como os "drivers" para bipolar que planejava usar. 

- Usar os  motores menores da Epson que são bipolares, aqui eu tinha duas preocupações. Uma redesenhar ou adaptar todas as peças plásticas que suportam os motores e outra se o torque destes motores seria suficiente. Principalmente porque meu conhecimento em CAD para redesenhar as peças é quase zero, desisti desta opção. Ficam os motores menores para algum projeto futuro.

- Abrir os motores e refazer as ligações das bobinas, separando os fios comuns, para transformar o motor em bipolar. Essa opção é divertida, do jeito que eu gosto !

Outro dia vi uma frase de rodapé em um post de um colega (quase como parachoque de caminhão, né?) com a qual me identifiquei. 

"Minha linguagem de programação favorita é SOLDA" - tá aí porque escolhi abrir os motores.

Bom, Domingo a noite, hora descansar e recarregar as baterias que amanhã tem que trabalhar.

Guilherme

Rei da Sucata

Na minha procura por materiais para a Mendel90 me deparei com um "achado", encontrei uma pessoa especializada em vender sucata de impressoras pra técnicos retirarem peças.! Em São Paulo a gente acha cada coisa....

Como já havia ouvido vários comentários sobre reaproveitar as barras / eixos de impressoras como guias para as RepRaps resolvi dar uma passada lá.
Bom encontrei sucatas de impressoras Epson LQ2810, o que me pareceu promissor.

O resultado da "feira" foi bom, depois de desmontar tudo, limpar e até tirar uns pontinhos de ferrugem em algumas das barras, consegui uma variedade de barras cromadas, alguns motores, polias e correias. Além é claro da parte eletrônica das impressoras que ficaram na caixa de sucata.

Alem das barras de 8mm que serão as usadas na construção da impressora, fiquei com barras de 6mm, de 14mm, 16mm e algumas "quadradas". Quem sabe ainda uso para alguma coisa :)


Quando comecei a me convencer da ideia de montar uma RepRap, encomendei alguns rolamentos lineares (LM8uu), eles são baratos e me pareceu que eu os usaria de qualquer jeito. Por sorte eles chegaram bem rápido, então quando peguei as barras já estava com os rolamentos na mão, não resisti e fui logo experimentar como os rolamentos ficavam nas barras, agora promovidas a Guias Lineares.

Confesso que de primeira fiquei um pouco decepcionado, apesar do encaixe ser bem justo, sem folga perceptível, quando movimentei o rolamento ao longo da guia notei que para um lado o movimento era relativamente fácil, mas no sentido contrário "enroscava" bastante. De repente me lembrei de ter lido em um blog sobre uma lubrificação mínima necessária nas guia. Pinguei uma gota de óleo "Singer" e bingo !!! o rolamento desliza pra lá e pra cá  na guia sem resistência alguma, chega a ser impressionante a suavidade do movimento.

Um detalhe importante é que existem também barras de 5/16" que apesar das dimensões serem próximas à 8mm não servem, pois a pequena diferença gera uma folga que se transforma em vibrações e defeitos nas peças impressas.  

Agora posso "ticar" em minha lista de pendências as guias e rolamentos, já tenho as 8 guias e 10 rolamentos necessários.

Guilherme

Nasce um esboço

Comecei a pensar em como seria a construção da minha impressora. Como o objetivo é diversão e aprender pelo caminho, não pretendo comprar nenhum kit e vou tentar aproveitar o os materiais que eu tenha ou consiga por perto.

O projeto base é o original do Nophead que está no Thinginverse,  Nophead é um ativo membro da comunidade RepRap e sempre tem alguma coisa interessante em seu blog 

Em geral uma RepRap é dividida em algumas "classes" de materiais e eu vou usar mais ou menos essa divisão como WBS do meu projeto (ai ai ai , muito tempo trabalhando com PMPs e PMI ).  São elas:

Frame - é o quadro que sustenta e dá forma à impressora.
Decidi fazer o frame em MDF 6mm, depois de procurar um pouco encontrei esta empresa em São Paulo que me entrega o frame cortado a Laser por um custo menor do que comprar o material para cortar em casa (tá, eu sei que eu defendi a possibilidade de fazer em casa, mas o bolso também conta.)

Guias e Rolamentos - São as partes mecânicas que possibilitam a movimentação nos três eixos (XYZ) para a impressão dos objetos, são em grande parte responsáveis pela qualidade final dos objetos impressos, pois quaisquer ondulações ou vibrações serão transmitidas aos objetos.

Motores - são responsáveis pela movimentação dos eixos e também pela alimentação do filamento de plástico que formará a peça impressa. o Motores são itens críticos, pois deles dependem a velocidade de impressão, a resolução da impressora entre outras coisas.

Polias e correias - Transferem o movimento dos motores para as  partes moveis da impressora ("extruder" e mesa).

Extruder - É a "cabeça de impressão", responsável por tracionar o filamento de plástico que será usado na impressão e alimentar o "Hot end".
o Grupo de Estudos RepRapBR aprimorou um desenho já consagrado, criando uma versão brasileira, pretendo usar essa versão. Aqui tem um pouco da história do extruder. e ele está disponível para download no Thinginverse ( http://www.thingiverse.com/thing:40642 )

Hot end - É a parte que efetivamente derrete o plástico e deposita sobre a mesa, dando forma à peça que será impressa. Esta é uma das únicas partes de uma RepRap que é fabricado exclusivamente para ser usado nelas (ou 3dprinters em geral). preciso decidir que bico usar. ainda não sei.

Mesa aquecida - é uma base onde o extruder/hot end vão depositar as camadas de plástico para formar a peça, alguns plásticos tendem a rachar, encolher ou descolar durante o processo, mantendo-se a mesa aquecida é possível melhorar o desempenho da impressora.
Existem varias opções para a mesa aquecida, ainda não decidi o que vou fazer, talvez eu comece sem a mesa aquecida.

Eletrônica
é a parte que controla a maquina toda, a placa de controle (ou CPU) recebe as informações do computador e traduz isso em deslocamentos nos eixos, acionando os "drivers" que controlam os motores. a placa de controle também gerencia a temperatura do hot end e da mesa aquecida, controlando a energia entregue e evitando flutuações muito grandes, que resultariam em defeitos nas peças.

Plásticos - São as peças especiais e especificas para cada modelo de impressora, aqui aparece o conceito de RepRap, você imprime estas peças em uma outra RepRap de forma que uma impressora pode reproduzir parte de si mesmo.

Bom, falei duas vezes no Thinginverse mas não expliquei muito. O Thinginverse é, na minha opinião, o maior repositório de conhecimento 3D que existe. Basicamente, as pessoas compartilham seus desenvolvimentos e criatividade, desde simples peças como um porta lápis ou uma capinha pra celular até projetos completos como o caso da Mendel90 e muitos outros. não dá pra imaginar o mundo da impressão 3D sem o Thinginverse.

Já é bastante por hora, vou encomendar o frame e começar a avaliar as outras partes.

Guilherme

Eu não preciso de uma impressora 3D!!!

A muito tempo venho acompanhando o mundo das Rep Raps, principalmente em grupos de discussão e blogs, como por exemplo o excelente grupo de estudos RepRapBR. Sempre acompanhei sem pensar em montar uma, afinal....... eu não preciso de uma impressora 3d!! e, quem me conhece sabe que eu já tenho projetos suficientes em andamento/inacabados.

Mas a verdade é que esse mundo é tão fascinante e as possibilidades são tantas que estou perdendo a briga contra a vontade de montar uma só por diversão.

A "peleja" estava equilibrada enquanto eu via a Prussa Mendel, como a única real possibilidade para montar uma impressora 3D.

Vamos ser honestos... é bem feia a danada!! Entretanto essa é a impressora com mais informação, documentação e "guides" disponíveis na internet, não é a toa que é uma das mais montadas.

Um belo dia conheci a Mendel 90, um projeto bastante enxuto e muito mais "clean".

Ai a briga desequilibrou. acabei perdendo a batalha e decidi montar uma.

A grande vantagem desse tipo de impressora é que o quadro ("frame") é formado por placas cortadas a 90 graus, ou seja demanda muito menos ajustes e alinhamentos, tambem confere robustez ao conjunto.
 
Aparentemente RepRaps com quadros de chapa estão virando uma tendência (Prussa I3, RepRap Air e outras). A meu ver a grande vantagem da Mendel 90 é que como os cortes são retos, é possível fabricar o quadro manualmente com algum cuidado e ferramentas simples. ao contrario de outras onde os quadros sofisticados são cortados à Laser. Claro que isso simplifica a montagem e adiciona recursos, mas me parece  fugir um pouco do conceito de RepRap, que, afinal, é uma maquina que pode ser replicada por ela mesma, usando partes impressas e incluindo materiais disponível no mercado.

A Mendel90 da foto foi construída em ACM - Material composto de duas chapas finas de Alumínio "recheadas" de um polimero, esse material é normalmente usado em revestimento de fachadas na construção civil. tem a vantagem de ser leve e resistente além de muito bonito, ouvi comentários de que o material é flexível demais, e a opção em MDF parece mais robusta.

Bom, dessa historia nasceu a ideia de escrever este blog, pretendo ir postando minha evolução, descobertas e problemas, acompanhem.

Guilherme