Impresora 3D para la Industria de la Joyería
Como parte de mi negocio de joyería, utilizo la impresión 3D para la creación de moldes Castable para algunas de mis joyas. Principalmente cuando necesitamos hacer piezas únicas y complejas para mis clientes, necesito imprimir de forma rápida y fiel modelos de cera para nuestras creaciones. Esos modelos fueron inicialmente diseñados por computadora.
La impresión 3D de resina se puede hacer de muchas maneras. Lo más importante para la joyería es que esa resina (o cera) se pueda usar para la fundición a la cera perdida. Ese proceso de fabricación tiene miles de años y se sigue usando en la industria joyera.
ÍNDICE
- Contexto
- ¿Cómo funciona una impresora 3D bottum-up?
- ¿Cómo conseguí y armé esa impresora?
- Enfoque de luz y parámetros de impresión
- El software de impresión
- Resultados
- Conclusión
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1. Contexto
Empecé mi trabajo con la impresión 3D en 2015 por la compra de una impresora 1200 Project 3DS, de la que publiqué aquí una reseña honesta (en francés). Luego cambié mi impresora, por una impresora 3D Draken de la compañía 3DFacture (parece que cerraron, su pagina facebook sigue visible) que también es una impresora 3D tipo SLA que ofrece una superficie de impresión más grande que la 1200 y la libertad de manejar los parámetros de exposición a la luz a voluntad, permitiéndome trabajar con resinas más económicas que las de 3DS y sobre todo castables.
Los diferentes tipos de impresión 3D (fuente)
Ese cambio de impresora 3D fue una mejora, dándome más libertad para imprimir resinas más económicas, siendo libre de escoger los parámetros de impresión pero el sistema de recipiente transparente me daba muchos problemas de pegamento de mis ceras sobre el fundo del recipiente de impresión.
Entonces, ahora recurrí a una impresora 3D, todavía SLA, pero de un tipo nuevo para mí ya que imprime los modelos de abajo hacia arriba Top-Down, a diferencia de las dos impresoras anteriores que son del tipo Bottom-Up.
Kit armado de la impresora 3D Top-Down usada para la impresión de resina castable para la joyería
2. ¿Cómo funciona una impresora 3D Bottom-Up?
Las impresoras SLA ascendentes (Bottom Up) imprimen una capa de resina atrapada entre la cama de impresión o la capa posterior y una película de plástico transparente o una superficie de silicona en la parte inferior de una bandeja de impresión. Por el contrario, la impresora SLA Top-Down imprime al aire libre la capa superficial del baño de resina directamente sobre la placa de impresión o directamente sobre la capa frontal de resina curada.
La ventaja obvia de este tipo de elección tecnológica es que elimina la necesidad de una bandeja de impresión antiadherente y que la parte impresa no se somete a ningún estrés durante la impresión, eliminando cualquier riesgo de daño. impresión abortada y cualquier riesgo de cambio de capa. La impresora en cuestión aquí, por lo tanto, permite prescindir del proveedor de la bandeja antiadherente y permanecer libre en cuanto a la elección de la resina que desea imprimir.
El cambio de impresora de la 1200 Projet a la impresora Draken, me permitió liberarme de las limitantes de 3DSystem (párametros de impresión fijos y resina muy cara, 1300 dolares el litro).
El cambio de impresora de la Draken a esa nueva me permitió suprimir la necesitad de una charola de impresión transparente y antiadherante que es costada y fuente de problemas. Hoy tengo toda la libertad de usar la resina la más económica que deseo usar y no tengo ningún consumible para hacer funcionar la impresora 3D.
3. ¿Cómo encontré esa impresora 3D?
Hay muy pocas impresoras de este tipo en el mercado. Este modelo tan particular no lo comercializa ninguna empresa especializada sino que es fruto del trabajo de Frédéric Lautré, un autodidacta que lo mostró y lo desarrolló en su garaje. Puedes visitar su sitio web presentando su trabajo o su página de Facebook (ya no está activa). La presentación parece liviana, pero esta impresora da resultados mucho mejores en términos de confiabilidad y costo que las dos máquinas mencionadas anteriormente para una precisión idéntica. La máquina se vende en kit, para que la monte usted mismo.
Presentación de las partes del kit de la impresora 3D, hecha para la joyería
Al abrir el paquete nos encontramos con los elementos guía de la placa de impresión, la tarjeta electrónica y el motor, los cables y que hacer la parte eléctrica para la conexión del motor a la tarjeta. Puede parecer un poco complicado, pero un tutorial en línea le permite configurar la máquina paso a paso sin problemas.
Por mi parte, monté la máquina siguiendo las instrucciones del tutorial de montaje. El montaje va sin problemas, solo he quitado unos tornillos que sujetan los rodamientos del tornillo sinfín al cuadro, quedando el sistema hiperestático y dando tirones en los primeros ajustes.
Para el montaje, necesita una sierra de calar, un taladro manual y un soldador para soldar algunos cables. El tiempo estimado de montaje es de 3 horas pero cuando se tiene la experiencia, en lo personal fui despacito y comencé algunas partes varias veces.
Pasé una semana para el montaje en paralelo con mi trabajo de ida y vuelta a la tienda de bricolaje. Aquí hay algunas fotos que muestran las etapas de fabricación, marco en CTP de 18 mm para la base y la parte posterior de la máquina y CTP de 12 mm para las partes laterales.
Instalación del sistema de motorización del eje Z de la impresora 3D
Instalación del soporte del proyector UV, antes de pintar la estructura de negro
Una pequeña nota sobre la construcción: Frédéric (el inventor de este kit) ahora vende una máquina v4 (ya no está disponible por ahora) que incluye la mecánica, la estructura y el mapa que evita esta parte de la construcción. El principio de V4 es el mismo que el de V3 o V3+. Las dimensiones finales de la máquina son 30 cm de ancho, 28 cm de fondo y 65 cm de alto.
Tenga en cuenta que estas medidas varían dependiendo de su elección de estructura. En cuanto a mi máquina, es una mezcla compuesta por la mecánica de la máquina en versión V3 desarrollada por Frédéric con la tarjeta en versión V4 de la máquina, de ahí el nombre V3+.
Respecto a la V3+ y la V4, es la misma electrónica, el mismo software pero no la misma máquina ya que la mecánica de la V4 es mucho más pequeña y está destinada a la joyería para la impresión de piezas pequeñas mientras que el kit de la V3+ aquí presentado puede imprimir objetos pequeños o grandes.
Como vemos, el aspecto estético es mucho menos de diseño de lo que podemos ver en el mercado. En cambio, en cuanto a rendimiento en cuanto a precisión, es tan precisa como con la 1200 Project o la Draken por una fracción del coste de estas máquinas.
La cama de impresión que elegí e instalé es de 80 x 120 mm, pero lo más importante es que puedo usarla casi en un 90 % a diferencia de mi Draken, que tenía un área de impresión efectiva de alrededor de 50 x 80 mm, mucho más pequeña que el tamaño de la placa de impresión. que medía 110 x 190 mm. Y ni hablemos del Proyecto 1200...
Cámara de impresión hecha de acero inoxidable, 80x120 mm
Vista de la impresión 3D de 6 anillos en mismo tiempo repartidos sobre toda la cámara de impresión
4. Enfoque y Parámetros
El ajuste mecánico se realiza sin preocupaciones, si el montaje del marco está bien hecho con especial atención al respeto de las perpendiculares. Hice el ensamblaje con solo un cuadrado grande y un defecto de algunos grados de perpendicularidad no afectará la geometría impresa. Tener un nivel será suficiente para evitar cualquier gran error de perpendicularidad.
Mi única preocupación era el montaje hiperestático del tornillo sinfín, hay que poner la menor cantidad de tornillos posible para el montaje del tornillo y se soluciona el problema. El tornillo sinfín está unido al motor, que a su vez está unido al marco y pasa a través de dos guías verticales unidas al marco que crea el sistema hiperestático. Aflojé los tornillos del motor, y dos de los cuatro tornillos que sujetan el tornillo sin fin al marco y saqué los otros dos para que el tornillo solo comunique el movimiento de traslación vertical al carro de traslación sin ofrecer restricciones en X e Y.
Para entender eso, hay que tomar en cuenta que el tornillo sinfín es el que determina la precisión de impresión en el eje Z. Las dos guías verticales son las que dan la precisión en los ejes X e Y, por eso los tornillos que fijan el motor y el tornillo sinfín a la estructura pueden generar un montaje hiperestático.
Para montar el proyector, decidí hacer desde el principio una placa perforada que me permitiera colocar mi proyector a 6 alturas diferentes para poder modificar el tamaño de la superficie impresa. La placa de impresión se ajusta a la altura 0 automáticamente a través de un interruptor. Por lo tanto, siempre será necesario ajustar la altura de la resina en el tanque de impresión de acuerdo con el 0 de la máquina.
Esto es completamente nuevo para el nuevo usuario, pero es muy fácil una vez que haya aprendido acerca de la máquina. Gracias a esto, solo tienes que calibrar el proyector una vez, al contrario de la impresoras Bottom-Up que tiene que hacer el cera cada vez que se usan.
El parámetro más importante en mi opinión para dar una buena impresión y tener una buena adherencia de las piezas a la placa de impresión es perforar mucho la placa de impresión para que la resina quede al ras con la placa de impresión cuando estés en 0 máquina.
Si no es así, nos quedamos con un sobre espesor de resina en la primera exposición, demasiado grueso para permitir una buena polimerización de la resina y por tanto la adhesión de la pieza a la placa. La resina (b9 esmeralda) se hincha entonces sin llegar a polimerizar y esto impide una buena adherencia a la placa de impresión.
En cuanto a la placa, los orificios se utilizan para el flujo de la resina para alimentar la capa a imprimir, pero también para evacuar el exceso de resinas cuando se eleva la placa de impresión. La falta de perforación generará un bulbo de resina de gran tamaño en el soporte de impresión que hará que falle la impresión.
Esto reduce efectivamente el área de superficie de adhesión de la pieza con la placa, pero dado que la pieza no ve ninguna restricción, esto no plantea ningún problema.
5. El software de control de la impresión 3D
Esta es sin duda la mayor parte de esta máquina, viene con un software desarrollado específicamente por Frédéric para gestionar la impresión. Usé Creative Workshop antes con mi Draken, que es un software de licencia común creativa que ofrece ciertos límites y, a veces, falla. El software desarrollado por Frédéric parece un poco complicado al principio, pero se vuelve fácil de usar una vez que uno sigue las instrucciones. 
Vista de los parámetros de impresión 3D
El panel de control permite gestionar todos los parámetros de impresión así como las dimensiones de los soportes de impresión vertical u offset. Una herramienta del software que me gusta especialmente es ver nuestra parte cortada en el plato y, por lo tanto, verificar si hay partes "flotando" que requieren soporte de impresión.
El software ofrece 5 espesores de impresión: 12,5 micras, 25 micras, 50 micras, 75 micras o 100 micras.
Vista transversal del anillo imprimido en 3D, podemos ver la capa que estará proyectada para curar la resina
6. Resultados de Impresión 3D
Uso resinas de B9creations, que son económicos y se pueden quemar sin residuos para el proceso de fundición a la cera perdida. El ajuste del tiempo de exposición es de 17 segundos con mi proyector Acer 6510bd, mientras que con mi Draken fue de 13 segundos. Tenga en cuenta que es solo 1 segundo para algunas resinas FunToDo. El oxígeno del aire parece perturbar la polimerización de la resina, que requiere un tiempo de exposición más largo.
Varios ejemplos de modelos de anillos y joyas impresas por medio de esta impresora 3D
7. Conclusión
Para resumir en unas líneas esta máquina comparada con el proyecto 1200 y la Draken, los puntos positivos son:
- Precisión XYZ idéntica a la de la competencia
- Sin partes rotas o parcialmente impresas (la máquina sola no falla, excepto falla de luz, errores de parámetros)
- El precio de compra es mucho más bajo que otras máquinas para comprar
- Sin costos de consumibles excepto resina
- Libertad para utilizar todas las resinas del mercado
- Soporte rápido proporcionado en línea por correo electrónico o skype por un técnico y no por un vendedor
Los inconvenientes son:
- El montaje puede retrasar algunos y parecer complicado para aquellos que nunca han usado una impresora 3D SLA.
- Hace falta soporte de video para explicar el principio de funcionamiento de la maquina y como hacer los primeros ajustes (3DSystem es una referencia para esto con sus videos claros)
- Falta el soporte del motor en el kit, aunque es una pieza económica y práctica (aparentemente ahora se suministra este soporte en el kit).
Para concluir, me gustaría señalar que la nueva máquina desarrollada, la V4, se entrega completamente con su mecánica, el marco y su tarjeta electrónica, por lo que mis comentarios solo aplican para la versión de mi máquina.
Estamos en 2023 y ya llevo 6 años trabajando con esta impresora sin un solo problema de software, imprimiendo gracias a esta máquina y estoy más que satisfecho con la calidad y precio de este kit de impresora 3d.
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