Desenvolupament i assaig d'un sistema d'impressió 3D multicolor/multimaterial en tecnologia FFF amb cambra de barreja activa

Abstract

El propòsit d’aquest projecte és possibilitar l’assaig d’un prototip d’extrusor per impressió 3D mitjançant la fabricació per fusió de fil (FFF), fabricat en un treball previ a aquest. La particularitat de l’extrusor és la possibilitat de rebre entre 1 i 4 filaments alhora, els quals es poden barrejar per obtenir impressions 3D de diferents combinacions de colors i/o materials. Consta de 4 entrades i una única sortida. Per ajudar a realitzar la barreja, té un element barrejador que és controlat per un motor. Aquest projecte s’enfoca en el disseny d’un algoritme que modifica el fitxer d’instruccions G-code generat per defecte en el software Cura, de configuració d’impressons 3D. La idea final és la de crear un extrusor que mitjançant la barreja de colors primaris (cian, magenta i groc) abarqui un ampli espectre cromàtic en les seves impressions i que, a més, es puguin fer servir diferents materials segons calgui per dotar de diferents propietats les diferents parts de la peça impressa. Posteriorment, en aquest projecte s’ha adaptat l’electrònica d’una impressora RepRap convencional per a controlar el sistema d’impressió de manera automàtica a partir del G-code post-processat. Per a això ha sigut necessari modificar el hardware i el firmware de la impressora. Per a assolir l’objectiu del projecte, s’ha desenvolupat en llenguatge Python un programa que s’encarrega d’adaptar el fitxer generat per defecte amb les instruccions d’impressió (G-code) d’una peça qualsevol a un altre fitxer amb el G-code adequat per tal de permetre una impressió basada en combinar les diferents entrades segons convingui. Per altra banda, s’ha realitzat un primer muntatge on es controlen simultàniament tots els motors extrusors alhora. Seguidament, s’ha configurat el firmware que permet controlar els motors extrusors de manera independent i s’ha modificat el connexionat d’aquests motors. Un cop assolits els objectius anteriors i després de realitzar una prova d’impressió totalment automàtica es van descobrir problemes de caire mecànic relacionats amb el disseny de l’extrusor. S’han proposat diverses solucions per evitar un problema d’embús a les entrades. Finalment, s’ha escollit com a proposta de millora redissenyar l’element barrejador, dotant-lo d’un perfil helicoïdal per, a la vegada que es realitza la barreja, ajudar al plàstic a fluir cap al broquet extrusor. Es pot treure, aleshores, la conclusió de que amb les modificacions sobre la impressora i el fitxer G-code fetes en aquest treball es pot obtenir un sistema d’impressió multicolor/multimaterial, en cas que l’extrusor que es fes servir sigui tècnicament viable.