Aprimoramento de impressora 3D com cinemática delta invertida

Abstract

O vencimento das patentes do processo conhecido como Modelagem por Fusão e Deposição (FDM) difundiu as impressoras 3D baseadas em extrusão no mercado. O estudo de novos materiais poliméricos e técnicas de impressão, onde a Fabricação por Filamento Fundido (FFF) tornou-se conhecida, se tornaram mais relevantes para o meio acadêmico. O trabalho anteriormente desenvolvido na impressora 3D com cinemática delta invertida focou na possibilidade de imprimir polímeros de alta temperatura. Apesar de impressora conseguir imprimir polímeros como ABS e PLA nos testes iniciais, foi constatado que alguns problemas mecânicos e até mesmo de hardware estavam interferindo no resultado da impressão e que esses problemas poderiam ser estudados e corrigidos. O presente trabalho teve o objetivo de estudar o aprimoramento de uma impressora 3D com cinemática delta invertida, melhorando a qualidade de impressão final obtida, assim como permitir o trabalho com polímeros de alta temperatura (cerca de 400ºC). O trabalho focou na identificação de possibilidades de melhoria na parte mecânica e eletroeletrônica. Assim, na parte mecânica foram substituídos rolamentos lineares da movimentação dos módulos e dos acoplamentos flexíveis. Na parte eletroeletrônica houve a substituição de uma placa controladora de baixo custo de 8 bits por uma de maior processamento e resolução, de 32 bits, com tecnologias que permitem uma impressão mais rápida e com mais qualidade, além de utilizar uma plataforma de configuração de código aberto. Outro ponto focal do projeto foi a realização de um projeto para seleção de componentes de mesa aquecida, que permitisse trabalhar com temperaturas próximas a 140ºC, já que a anterior atingia apenas 100ºC. Com essas melhorias, é possível atingir um resultado melhor na qualidade das impressões utilizando diversos polímeros e realizar o trabalho com velocidades de impressão maiores.

The breaking of a patent by the process known as Fused Deposition Modeling (FDM) spread 3D printers on the market. The study of new polymeric materials and printing techniques have become more relevant to the academic world, where Fused Filament Fabrication (FFF) became known. The former work done on top of a 3D printer with inverted delta kinematics focused on the possibility of printing high temperature polymers. Although the printer was able to print polymers such as ABS and PLA in the initial tests, it was found that some mechanical and even hardware problems were interfering with the final printing result and that these problems could be studied and corrected. The present work had the objective of studying the improvement of a 3D printer with inverted delta kinematics, improving the final print quality obtained, as well as allowing the work with high temperature polymers (400ºC). The work focused on identifying possibilities for improvement in the mechanical and electro-electronic parts. Thus, in the mechanical part, linear bearings for the movement of modules and flexible couplings were replaced. In the electronics section, a low-cost 8-bit controller board was replaced by a 32-bit, higher-processing and resolution one, with technologies that allow for faster, higher-quality printing. Another focal point of the project was the realization of a project for the selection of heated table components, which would allow working with temperatures close to 140ºC, where the current one reaches only 100ºC. With these improvements, it is possible to achieve a better result in the quality of the prints using several polymers and doing the job with higher print speeds.