miércoles, 3 de junio de 2015

ImprUV, reinventando las impresoras 3D DLP

¿Qué es la impresión estereolitográfica?

La estereolitografía apareció por primera vez en 1986, cuando Chuck Hull patentó éste método para realizar objetos sólidos mediante la impresión sucesiva de finas capas de un material fotosensible que es curado (solidificado) mediante su exposición a una luz ultravioleta.

Una luz ultravioleta incide sobre una pantalla despolarizada en la que aparece el objeto a imprimir en blanco y negro. La luz, pasará por la parte blanca, mientras que la parte negra impedirá su paso. La luz que consiga pasar, actuará sobre la resina fotosensible dispuesta sobre un recipiente, curándola. La primera capa curada, queda adherida a una base que sirve también de plataforma móvil. A continuación ésta plataforma asciende una distancia hasta que la capa se despega del fondo del recipiente. Al subir y despegarse, la resina vuelve a cubrir el fondo y la plataforma vuelve a bajar la misma distancia ascendida menos la altura de  capa. De esta forma se va creando, capa a capa una pieza tridimensional. Una vez que la pieza tridimensional se ha completado, la plataforma asciende de nuevo para proceder a su retirada.

Existen otros métodos de impresión por adición de capas pero éste logra obtener una mayor calidad de definición en el objeto, además de reducir considerablemente el tiempo a la hora de imprimir varias piezas a la vez, ya que el tiempo es el mismo al imprimir un objeto que al imprimir varios, factor diferenciador con los demás tipos de impresión.

La finalidad del proyecto es sustituir el proyector por un foco de luz UV y fabricar unos sensores para la medición de luz UV y lumens.




Este sensor detecta 280-390 nm luz. Este rango está categorizado como parte del espectro UVB (rayos que queman) y la mayoría del espectro UVA (rayos que broncean).

Se ha empezado por la creación de los sensores utilizando como tal, los integrados siguientes:

TSL2561

El circuito integrado TSL2561 es un sensor de luz sofisticado que tiene una respuesta plana en la mayor parte del espectro visible. El TSL2561 es capaz de la comunicación I2C directa y es capaz de llevar a cabo rangos de luz específicas de 0,1 - 40k + Lux fácilmente. Además, el TSL12561 contiene dos integrando de analógico a digital, convertidores (ADC) que integran las corrientes a partir de dos fotodiodos, simultáneamente.y ect.


 SENSOR UV

          Para este proyecto se necesitaba un valor concreto de luz UV para curar la resina. Después de empezar a investigar con los LED y lámparas nos dimos cuenta que era necesario hacer un sensor de luz UV, ya que sin esto no sabríamos si estábamos consiguiendo el valor requerido.
          Investigamos en internet y la manera más fácil de hacer este sensor fue usando arduino y el ML5811.
          A continuación se dará una explicación concreta sobre el sensor que hemos mencionado.

ML5811

          El ML8511 es un sensor fácil de usar de luz ultravioleta. El sensor MP8511 UV (ultravioleta) funciona dando como salida una señal analógica en relación a la cantidad de luz UV que es detectada.

Para ello se ha hecho una PCB. Antes de iniciarse con la PCB se ha diseñado el circuido mediante los programas ARES ISIS y CircuitCAM.





Una vez comprobado el correcto funcionamiento de los sensores mediantes estos programas, se ha seguido con la fabricación de la PCB, el montaje de los componentes y se ha terminado por organizarlo bien en una caja para el buen mantenimiento de los sensores.




La caja del foco consta de estos planos que están creados por impresoras 3D.





Se ha continuado haciendo el foco de Luz UV y en el cual hemos seguido los mismos pasos que para el sensor, es decir, se ha empezado por los programas ISIS ARES y CircuitCAM.






Una vez hecha la comprobación del correcto funcionamiento se prosiguió al montaje. Se utilizaron resistencias para que no se fundiesen los led, se utilizó foylon para la dispersión de la luz UV y una lente fresnel para que los led no se focalizasen en unos puntos sino que la luz se dispersase.


                      
1- Son los led UV que curan la resina.
2- Son resistencias que se utilizan para que los led no se fundan.
3- Interruptor ON/OFF que se utiliza como para apagar y encender el foco.
4- Lente fresnel que es para dispersar la luz UV y no quede focalizada en tan solo un punto.
5- Foylon que se utiliza también para que la luz UV de disperse y vaya en todas las direcciones gracias a la especie de rugosidad que tiene que hace que se disperse un 98%.
6- Cable que va a corriente.


Para este proyecto como se ha visto en la foto de arriba, también se he hecho uso de la impresora de Tumaker aunque esta vez debido a las dimensiones de la PCB se ha tenido que partir por la mitad las piezas por lo que los planos de a continuación han de imprimirse doble.





El resultado de todo el conjunto del proyecto es el siguiente:




Este proyecto como otro cualquiera también tiene unas conclusiones y unas líneas futuras que podrían ser estas:

Conclusiones

Al terminar el prototipo se ha pensado una serie de mejoras como:

  • Mejora de la rapidez de curado de la resina.
  • Posibilidad de utilizar la Tablet para la impresión 3D.
  • Abaratamiento de la impresora 3D
Líneas futuras

Aunque el objetivo principal de este proyecto haya sido crear un foco de luz ultravioleta y un medidor de luz UV y de lumens más llegar al máximo con la Tablet para bajar el coste de Eraikizpi, se le podría dar más opciones a la impresora 3D.

  • Integrar PC en la impresora.
  • Autoabastecimiento de resina.
  • Detector de fallos.

Videotutorial




Si quieres puedes descargar los archivos del proyecto en este enlace.

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