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Calidad, divino tesoro.
#1
Cuando me registré en el foro acababa de pedir una A8 y durante la espera, me leí todo el post definitivo de @neoxM3 y algunos más que había por ahí. Y una cosa me quedó clara: el santo grial de este mundo parece ser la búsqueda continua de la impresión perfecta.

Y claro, como esta máquina nuestra no se caracteriza precisamente por la excelente calidad y máximo ajuste de sus componentes, veo que en su búsqueda la gente se adentra en terrenos muy comunes al mundo CNC, buscando soluciones para conseguirlo. Cosa que es muy lógica, puesto que una impresora 3D no deja de ser una máquina CNC en pequeño.

Pero eso produce, a mi juicio, que se exagere un poco la repercusión que esas soluciones pueden tener en el resultado final de la impresión.

Por ello voy a comentar un par de cosas que me han llamado la atención: el “backlash” y la precisión.

Para los no iniciados, tras el término “backlash” se esconde lo que los “mecánicos” conocen con el más castizo nombre de holgura.

Cuando dos piezas tienen que trabajar muy próximas y por fricción, hay que darles un pequeño margen para que las dilataciones que se producen por el aumento de temperatura que produce el roce entre ellas, no acaben por agarrotar el conjunto (en este caso, me inclino más por la baja calidad de fabricación como el motivo Sisi1  ). En nuestro caso las piezas son el husillo y la tuerca que lo recorre.

Cuando aquel impulsa a esta, apoyando un lado de su rosca contra el lado enfrentado de la de la tuerca, por el otro lado de esa rosca queda una separación que es la famosa holgura. Se verá mejor con un dibujo:

resim

Si el sentido del movimiento se invierte, hasta que el husillo recorre esa holgura y entra de nuevo en contacto con la tuerca, esta permanece parada sin que el mecanismo que controla el movimiento (en este caso el fileteador o “slicer” que generó el G-code de la pieza) haya contado con ello. Eso hace que con los cambios continuados de sentido, el error vaya incrementándose en el valor de la holgura. Eso es lo que se conoce como “backlash” y se traduce en una menor distancia realmente recorrida o, lo que es lo mismo, en una pérdida de precisión.

Y ahora, volvamos a nuestra impresora. En ella tenemos husillos en el eje Z y las tuercas claramente tienen holgura. Pero, ¿hay cambios de sentido?. Pues en este caso no, puesto que el movimiento de trabajo del eje Z es en un solo sentido (en este caso hacia arriba), por lo que la holgura nunca llega a intervenir ya que la resistencia, debida al peso del conjunto del eje X, siempre va hacia abajo y lo impide. Es por ello que podéis encontrar en Thingiverse, diseños para el eje Z en los que el conjunto del eje X no es solidario con la tuerca, sino que solo va apoyado en ella. Naturalmente, todo esto contando con que el deslizamiento es suave y no se producen vibraciones que hagan saltar el eje X arriba y abajo la distancia de la holgura.

Por todo lo expuesto, me inclino a pensar que el “backlash” tiene nula influencia en la calidad final, siendo otros los motivos si hay mala impresión en el eje Z. Y cualquier medida encaminada a eliminarlo, lo único que conseguirá es aumentar la carga de trabajo de los motores de ese eje.

Lo que nos lleva al tema de la precisión (o “accuracy” que dicen los ingléses).

Una máquina CNC no es más que el intento de que un ordenador realice un trabajo con una herramienta concreta de forma autónoma y para ello, están formadas por dos unidades con funciones distintas: por un lado la herramienta propiamente dicha que va a realizar el trabajo, ya sea una fresa, un láser, un extrusor, etc. y por otra, el mecanismo que va a permitir que el ordenador controle el proceso.

Naturalmente, la primera tiene su importancia a la hora de la calidad final del trabajo, pero el grueso de esa calidad depende de la segunda.

Esta suele implementarse de forma mecánica, mediante motores paso a paso y sistemas de guiado y arrastre. La calidad está determinada por la precisión que puede conseguir, entendida como la capacidad de repetir dos movimientos idénticos (se suelen denominar trayectorias) con la mínima desviación entre ellos o lo que es lo mismo, de posicionarse en un punto concreto del espacio de trabajo de la herramienta, con una desviación mínima.

Y en la palabra “mínima” es donde está la madre del cordero ya que, como todo en esta vida, cuanto de mínima va a ser depende del dinero que estemos dispuestos a invertir.

Es por eso que, a los que tenemos un ojo aquí y otro en el mundo del CNC (que hay muchos en el foro), se nos pone una sonrisita ante las especificaciones que pone Anet en el manual: cinco centésimas (0,05 mm) para los ejes X e Y y una centésima y media (0,015 mm) para el Z. De lo que pone Gearbest en la página de la impresora ya no hablamos: 0,012 mm para X e Y y 0,004 mm (4 milésimas nada menos!) para Z. Una fresadora CNC de tres ejes que consiga una precisión real de 1 centésima de mm cuesta varios miles de euros, así que va a ser que no.

Pero de todas formas supongamos que los chinos, que son muy ingeniosos, han conseguido la cuadratura del círculo que es que una máquina CNC de 5000 euros valga 150. Ya tenemos una precisión magnífica, por lo que echemos un vistazo a la otra parte de la ecuación: la herramienta.

En este caso la impresora es del tipo FDM, que son las iniciales de Modelado por Deposición Fundida (en inglés, como todo, claro). Tenemos un extrusor-fusor que funde un material plástico y lo deposita sobre la superficie de trabajo por capas.

Así que ahí tenemos a nuestro eficiente operario, que es capaz de colocarse con una precisión de una centésima de milímetro, esperando los “ladrillos” con que construir el edificio y se encuentra con que tienen un tamaño de 0,2x0,4mm (capas de 0,2 mm con boquilla de 0,4 mm, por ejemplo). Es decir, aproximadamente la misma proporción respecto a él que tiene un edificio y tú. Además, para colmo, viene a alta temperatura y semilíquido, con lo que tenderá a moverse hacia cualquier lado antes de solidificarse.

En resumen, aunque te gastes una fortuna en guías Hiwin, husillos de recirculación de bolas y demás ingenios sofisticados, nunca conseguirás que una impresora FDM imprima unas superficies lisas como el cristal. Así que hay que poner los pies en el suelo, divertirnos un montón mejorando los puntos flacos que tiene la máquina (que son bastantes y muy mejorables) y una vez llegados a ese punto, conformarse y pasar a producción. Si se quiere avanzar más, hay que cambiar de máquina.

Por supuesto, esto es solo mi opinión y leeré con sumo interés otras al respecto.

(Y eso que aún no he impreso ni una pieza  Icon_lol  . El maldito relé no acaba de llegar y no pienso dejar que mi placa “deguste” el plato de los 10A).
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#2
(07-04-2017, 10:40 PM)Simemart escribió: Cuando me registré en el foro acababa de pedir una A8 y durante la espera, me leí todo el post definitivo de @neoxM3 y algunos más que había por ahí. Y una cosa me quedó clara: el santo grial de este mundo parece ser la búsqueda continua de la impresión perfecta.

Y claro, como esta máquina nuestra no se caracteriza precisamente por la excelente calidad y máximo ajuste de sus componentes, veo que en su búsqueda la gente se adentra en terrenos muy comunes al mundo CNC, buscando soluciones para conseguirlo. Cosa que es muy lógica, puesto que una impresora 3D no deja de ser una máquina CNC en pequeño.

Pero eso produce, a mi juicio, que se exagere un poco la repercusión que esas soluciones pueden tener en el resultado final de la impresión.

Por ello voy a comentar un par de cosas que me han llamado la atención: el “backlash” y la precisión.

Para los no iniciados, tras el término “backlash” se esconde lo que los “mecánicos” conocen con el más castizo nombre de holgura.

Cuando dos piezas tienen que trabajar muy próximas y por fricción, hay que darles un pequeño margen para que las dilataciones que se producen por el aumento de temperatura que produce el roce entre ellas, no acaben por agarrotar el conjunto (en este caso, me inclino más por la baja calidad de fabricación como el motivo Sisi1  ). En nuestro caso las piezas son el husillo y la tuerca que lo recorre.

Cuando aquel impulsa a esta, apoyando un lado de su rosca contra el lado enfrentado de la de la tuerca, por el otro lado de esa rosca queda una separación que es la famosa holgura. Se verá mejor con un dibujo:

resim

Si el sentido del movimiento se invierte, hasta que el husillo recorre esa holgura y entra de nuevo en contacto con la tuerca, esta permanece parada sin que el mecanismo que controla el movimiento (en este caso el fileteador o “slicer” que generó el G-code de la pieza) haya contado con ello. Eso hace que con los cambios continuados de sentido, el error vaya incrementándose en el valor de la holgura. Eso es lo que se conoce como “backlash” y se traduce en una menor distancia realmente recorrida o, lo que es lo mismo, en una pérdida de precisión.

Y ahora, volvamos a nuestra impresora. En ella tenemos husillos en el eje Z y las tuercas claramente tienen holgura. Pero, ¿hay cambios de sentido?. Pues en este caso no, puesto que el movimiento de trabajo del eje Z es en un solo sentido (en este caso hacia arriba), por lo que la holgura nunca llega a intervenir ya que la resistencia, debida al peso del conjunto del eje X, siempre va hacia abajo y lo impide. Es por ello que podéis encontrar en Thingiverse, diseños para el eje Z en los que el conjunto del eje X no es solidario con la tuerca, sino que solo va apoyado en ella. Naturalmente, todo esto contando con que el deslizamiento es suave y no se producen vibraciones que hagan saltar el eje X arriba y abajo la distancia de la holgura.

Por todo lo expuesto, me inclino a pensar que el “backlash” tiene nula influencia en la calidad final, siendo otros los motivos si hay mala impresión en el eje Z. Y cualquier medida encaminada a eliminarlo, lo único que conseguirá es aumentar la carga de trabajo de los motores de ese eje.

Lo que nos lleva al tema de la precisión (o “accuracy” que dicen los ingléses).

Una máquina CNC no es más que el intento de que un ordenador realice un trabajo con una herramienta concreta de forma autónoma y para ello, están formadas por dos unidades con funciones distintas: por un lado la herramienta propiamente dicha que va a realizar el trabajo, ya sea una fresa, un láser, un extrusor, etc. y por otra, el mecanismo que va a permitir que el ordenador controle el proceso.

Naturalmente, la primera tiene su importancia a la hora de la calidad final del trabajo, pero el grueso de esa calidad depende de la segunda.

Esta suele implementarse de forma mecánica, mediante motores paso a paso y sistemas de guiado y arrastre. La calidad está determinada por la precisión que puede conseguir, entendida como la capacidad de repetir dos movimientos idénticos (se suelen denominar trayectorias) con la mínima desviación entre ellos o lo que es lo mismo, de posicionarse en un punto concreto del espacio de trabajo de la herramienta, con una desviación mínima.

Y en la palabra “mínima” es donde está la madre del cordero ya que, como todo en esta vida, cuanto de mínima va a ser depende del dinero que estemos dispuestos a invertir.

Es por eso que, a los que tenemos un ojo aquí y otro en el mundo del CNC (que hay muchos en el foro), se nos pone una sonrisita ante las especificaciones que pone Anet en el manual: cinco centésimas (0,05 mm) para los ejes X e Y y una centésima y media (0,015 mm) para el Z. De lo que pone Gearbest en la página de la impresora ya no hablamos: 0,012 mm para X e Y y 0,004 mm (4 milésimas nada menos!) para Z. Una fresadora CNC de tres ejes que consiga una precisión real de 1 centésima de mm cuesta varios miles de euros, así que va a ser que no.

Pero de todas formas supongamos que los chinos, que son muy ingeniosos, han conseguido la cuadratura del círculo que es que una máquina CNC de 5000 euros valga 150. Ya tenemos una precisión magnífica, por lo que echemos un vistazo a la otra parte de la ecuación: la herramienta.

En este caso la impresora es del tipo FDM, que son las iniciales de Modelado por Deposición Fundida (en inglés, como todo, claro). Tenemos un extrusor-fusor que funde un material plástico y lo deposita sobre la superficie de trabajo por capas.

Así que ahí tenemos a nuestro eficiente operario, que es capaz de colocarse con una precisión de una centésima de milímetro, esperando los “ladrillos” con que construir el edificio y se encuentra con que tienen un tamaño de 0,2x0,4mm (capas de 0,2 mm con boquilla de 0,4 mm, por ejemplo). Es decir, aproximadamente la misma proporción respecto a él que tiene un edificio y tú. Además, para colmo, viene a alta temperatura y semilíquido, con lo que tenderá a moverse hacia cualquier lado antes de solidificarse.

En resumen, aunque te gastes una fortuna en guías Hiwin, husillos de recirculación de bolas y demás ingenios sofisticados, nunca conseguirás que una impresora FDM imprima unas superficies lisas como el cristal. Así que hay que poner los pies en el suelo, divertirnos un montón mejorando los puntos flacos que tiene la máquina (que son bastantes y muy mejorables) y una vez llegados a ese punto, conformarse y pasar a producción. Si se quiere avanzar más, hay que cambiar de máquina.

Por supuesto, esto es solo mi opinión y leeré con sumo interés otras al respecto.

(Y eso que aún no he impreso ni una pieza  Icon_lol  . El maldito relé no acaba de llegar y no pienso dejar que mi placa “deguste” el plato de los 10A).



muy buen post compi Mola 
añado enlace de tuerca anti backlash  Meparto 
http://m.banggood.com/T8-Anti-Backlash-S...11893.html
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#3
Creo que el backslash no solo afecta al eje Z, si no a cualquiera, incluso el extrusor. Si hay un engranaje, una correa o piezas móviles, tiene que haber cierta holguera. Otra cosa, es que como bien dices, haya que aprender a vivir con la misma, y pasados unos límites de "accuracy" (precisión), es gastarse mucho dinero/esfuerzo/tiempo para poca recompensa
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#4
En el z si no usas z Hop no tenes backlash. La gravedad mantiene siempre el eje apoyado en las vueltas de la rosca.
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#5
Es como todo, también lo ideal seria que los motores llevasen un encoder o un resolver para así determinar la perdida de pasos... es algo que es perfectamente implementable, pero complicado de hacer debido a que la electrónica quedaría muchísimo más sobrecargada al tener que monitorizar el movimiento de los ejes.... si las impresoras 3D tuviesen un sistema de retrolimentación que les indicasen que han perdido pasos, en la misma trayectoria podría corregirse.... también está el factor de que estos sistemas serian caros de cojones, claro.
Este es el modo de funcionamiento de los robots industriales, que utilizan motores controlados por variadores, con reductoras y resolvers para saber exactamente donde se encuentran y si ha pasado algo raro por el camino.

Una impresora ·3D es lo que es, y la mejor forma de obtener una calidad decente con las tipicas impresoras de deposición de plástico fundido es disminuyendo el tamaño del nozzle y la altura de capa, eso o utilizar materiales como el abs a los cuales puedes aplicarles un tratamiento tras la impresión, como un poco de acetona en el caso del abs para alisar sus paredes...
Por supuesto, el factor mecánico también afecta mucho, y el eléctrico, como por ejemplo utilizar unos drivers decentes.

Por otro lado, siempre debe tenerse en cuenta la resistencia de las piezas, no es lo mismo imprimir en horizontal que en vertical, si una pieza se imprime en vertical y el peso a soportar tira de estas capas, romperá, por mucho que la realicemos al 100% de relleno, esto es debido a que aunque las capas quedan "pegadas" entre si, en este sentido de impresión no quedan totalmente solidas las uniones, cuando uno realiza una pieza con una cnc esto no es problema, pues realmente estás moldeando un trozo de material solido y deberia tener las mismas propiedades en toda su superficie, pero al depositar plástico esto no es lo mismo.
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#6
(08-04-2017, 02:16 PM)Shellmer escribió: Es como todo, también lo ideal seria que los motores llevasen un encoder o un resolver para así determinar la perdida de pasos... es algo que es perfectamente implementable, pero complicado de hacer debido a que la electrónica quedaría muchísimo más sobrecargada al tener que monitorizar el movimiento de los ejes.... si las impresoras 3D tuviesen un sistema de retrolimentación que les indicasen que han perdido pasos, en la misma trayectoria podría corregirse.... también está el factor de que estos sistemas serian caros de cojones, claro.
Este es el modo de funcionamiento de los robots industriales, que utilizan motores controlados por variadores, con reductoras y resolvers para saber exactamente donde se encuentran y si ha pasado algo raro por el camino.

Una impresora ·3D es lo que es, y la mejor forma de obtener una calidad decente con las tipicas impresoras de deposición de plástico fundido es disminuyendo el tamaño del nozzle y la altura de capa, eso o utilizar materiales como el abs a los cuales puedes aplicarles un tratamiento tras la impresión, como un poco de acetona en el caso del abs para alisar sus paredes...
Por supuesto, el factor mecánico también afecta mucho, y el eléctrico, como por ejemplo utilizar unos drivers decentes.

Por otro lado, siempre debe tenerse en cuenta la resistencia de las piezas, no es lo mismo imprimir en horizontal que en vertical, si una pieza se imprime en vertical y el peso a soportar tira de estas capas, romperá, por mucho que la realicemos al 100% de relleno, esto es debido a que aunque las capas quedan "pegadas" entre si, en este sentido de impresión no quedan totalmente solidas las uniones, cuando uno realiza una pieza con una cnc esto no es problema, pues realmente estás moldeando un trozo de material solido y deberia tener las mismas propiedades en toda su superficie, pero al depositar plástico esto no es lo mismo.

Estoy de acuerdo en todo lo que indicas, pero yo me refería a lo que circula por el foro. Los sistemas profesionales que mencionas, por su precio, no tienen acomodo posible en máquinas de este tipo. Y sigo pensando que incluso con ellos no se podria compensar los defectos del sistema FDM.

Yo tambien creo que gran parte de la mejora en la calidad de impresión pasa por el conjunto nozzle-extrusor y en la perfecta sincronía de los parámetros del "slicer" con ellos.
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#7
Acabo de montar mi primera 3D, una Anet A6. Creo que es una impresora muy lograda por el precio que se paga por ella, permite acceder a ese mundillo con muy poca inversión, una vez dicho esto pasemos a la crítica.

La impresión general es que viene con una serie de defectos que no hubiese costado absolutamente nada que no existieran y que podrían hacer que funcionara mucho mejor.

Hay fallos de diseño, fallo de fabricación y fallos de instrucciones de montaje, todos ellos, excepto uno, se pueden resolver a coste cero.

1.- Tornillo de sujección del rodillo de reenvio del eje X, mal colocado:  es el rodillo por el que pasa la correa dentada del eje X. El problema que se presenta es que tal como viene no se puede introducir una de las varillas del eje X, simplemente dándole la vuelta al tornillo y colocando las tuercas por dentro se soluciona el problema.

2.- Acoplamientos elásticos entre motores y varilla roscadas: en este acoplamiento los ejes de entrada y salida, eje del motor y varilla roscada no se puede tocar porque si se tocan el efecto del acoplamiento elástico queda anulado y tiene efectos muy negativos, he visto un artículo por alguna parte sobre esto. Para solucionarlo basta con subir un poco el acoplamiento, separándolo del motor y tener cuidado de no introducir la varilla roscada hasta el fondo, el manual de montaje no dice nada al respecto.

3.- Correas: es un fallo de diseño, si la forma de sujetar las correas es un bucle sujeto con bridas se produce un efecto elástico, similar al backslash que mencionan y que manda la precisión del eje X a hacer puñetas. Este efecto se puede reducir poniendo la brida lo mas cercana posible al carro, pero el manual de montaje no dice nada.

4.- El final de carrera, sensor de posición del eje X, se atornilla a una plaquita que a su vez se atornilla al carro, pero uno de los tornillos hace contacto con un terminal del final de carrera, no se las consecuencias que dicho contacto puede tener.

5.- En mi impresora la correa del eje X, roza con los cables de salida del extrusor, con darle la vuelta a la cabeza se hubiera solucionado el  problema.

6.- El mas grave de los problemas que me he encontrado es que al fijar las dos piezas triangulares, vamos a llamarles costillas en la parte trasera de la pieza principal de la estructura, estas no queda perpendiculares sino con una inclinación de unos 5º, esa deformación hace que los ejes X e Y de la impresora tampoco sean perpendiculares entre si por lo que todas las piezas que haga tendrán esa misma deformación. El problema se debe a que son piezas fabricadas por moldeado y por tanto sin la precisión suficiente. Si la arista que se apoya sobre la pieza frontal se hubiera cortado o cepillado correctamente, el problema no habría existido. También podrían haber suministrado un par de triángulo como los que hay en la parte superior para la parte inferior, eso hubiese corregido el problema, pero costaría algo de dinero.

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#8
Hola. El problema de ortogonalidad en la estructura de la anet a6 es comun. El corte de los acrilicos esta descuadrado. Y respecto a los acoplamientos de las varillas roscadas, te aconsejo que dichas varillas se apoyen sobre los ejes del motor. Prueba hacer la misma pieza de una y otra manera y veras que diferencia. Ademas la calibracion de la mesa es casi imposible. Ya diras. Saludos.
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#9
Realmente la cara del acrílico triangular que se apoya sobre el soporte principal, no esta cortada ni mecanizada en forma alguna, de ahí viene precisamente el problema, está tal y como sale del molde, mostrando el "rechupe" habitual que se produce en la superficie de las piezas moldeadas en el momento de reducirse la temperatura y en consecuencia no tiene la mas mínima precisión, algo que se hubiese logrado fácilmente si se hubiese cortado.

En mi caso lo he solucionado lijando esa cara hasta conseguir que sea plana y a escuadra pero pienso montarle una "cartela", pieza de forma triangular en la parte baja con un tornillo de ajuste hasta conseguir una precisión razonable.
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