El interés que (parece) vuelven a suscitar este tipo de impresoras, ha hecho que venciera a la pereza de ponerme a escribir la presentación que había prometido de mi primera impresora CoreXY y que no había realizado aún.

Después de bastante tiempo desarrollándola (yo me tomo estos proyectos con mucha calma) y de muchos cambios y modificaciones, tengo desde hace unos meses funcionando mi primera CoreXY. Toda la impresora es de diseño propio, combinando ideas que creo son originales, con otras que he visto en otros trabajos similares.

Este post es para compartir dichas ideas con el foro. Como he comentado en otras ocasiones, solo comparto las ideas, por lo que me adelanto a la posible pregunta para decir que no hay ficheros de las piezas impresas.

Inicialmente iba a ser una cinemática tipo H-Bot. Durante la fase de diseño, cuando ya había impreso todas las piezas estructurales y estaba a punto de iniciar el montaje, descubrí el problema de pares de fuerzas que tiene este esquema y que, con sistemas de guiado sencillos como el que yo pensaba utilizar, hacía inviable el proyecto inicial.

Terminé el montaje de la H-Bot para comprobar personalmente el problema y efectivamente, esos pares de fuerzas al cambiar el sentido del movimiento están ahí y con el sistema de guiado que utilizo hacen que se produzcan saltos, lo que da como resultado errores de posicionamiento que deforman las figuras impresas (círculos deformados, perpendiculares con ángulos distintos de 90º, etc.).

Sigo pensando que el H-Bot es el diseño perfecto, simple y elegante, pero demanda un guiado cuyo coste, en mi opinión, lo aleja de este tipo de máquinas de andar por casa. Una pena.

No me quedó más remedio que reconvertir el proyecto a CoreXY, intentando aprovechar al máximo lo que ya estaba construido. Esto me limitó ligeramente el volumen de impresión, que en principio iba a ser de 400x300x280mm a 360x270x280mm.

Al final me decidí por este esquema que descubrí en el foro de reprap.org, parece ser que propuesto por primera vez por el usuario The Digital Dentist y que me pareció sencillo y muy compacto:



Un resumen de las características:

Parte mecánica

Cinemática CoreXY.
Ejes X e Y con correa GT2 y poleas de 20 dientes.
Eje Z con 4 husillos T8 movidos por 2 motores, sincronizados mediante correa cerrada GT2 y poleas de 20 dientes.
Impulsor remoto tipo “Bowden”, con reductora 2,5:1 de diseño propio.

Parte eléctrica

Arduino Mega 2560 R3 + RAMPS 1.4
Pantalla Reprap Discount Full Graphics.
5 Drivers A4988 configurados a 16 micropasos (uno por cada motor).
5 motores NEMA17 tipo 17HS4401.
Módulo de alimentación para el Arduino (regulado a 9V).
Cama caliente 220V 600W, controlada  a través de relé SSR.
Extrusor J-Head, controlado a través de relé SSR.
Fuente de 12V 30A.
Control de la alimentación mediante dos relés SSR para autoapagado (fase y neutro).

Firmware

Marlin v1.8.5 con autolevel y autoapagado.

Para realizar la estructura he utilizado tubo de aluminio cuadrado de 20mm, con todas las piezas de unión impresas en PLA. Con los tirantes ha quedado muy rígida.







Los ejes X e Y utilizan el esquema indicado anteriormente. Los motores están colocados en la base de la impresora (lo que le da un plus de estabilidad) y mueven dos poleas de 20 dientes mediante unos ejes de varilla roscada M8, guiadas mediante rodamientos.











Este tipo de cinemática somete a unos esfuerzos muy grandes a todos estos elementos por lo que, aunque en un principio tenía previsto utilizar M5, al final no resistían el esfuerzo y tuve que ir a los de 8mm (debido a los diámetros disponibles para las poleas).

Para el conjunto del eje Z, que suele ser el más problemático en este tipo de impresoras, he colocado 4 husillos T8, uno en cada esquina de la cama, con 2 ejes lineales centrales de 8 mm para el guiado. Los husillos los mueven 2 motores sincronizados mediante una correa cerrada, con poleas de 20 dientes. Cada motor tiene su propio driver, lo que permite alimentarlos con menos intensidad en cada driver. Es un conjunto muy robusto, potente y preciso.



Para el impulsor he diseñado un sistema con reductora, mediante dos poleas de 16 y 40 dientes unidas por una correa cerrada, que mueve un impulsor remoto del tipo MK8.
La reductora consigue una gran fuerza de impulsión, sin necesidad de alimentar con mucha intensidad al motor.
A pesar de tener un tubo bastante largo para el “Bowden”, consigue unas retracciones muy buenas y no se inmuta imprimiendo a 150 mm/s.








En esta imagen se ve la batería de 4 relés SSR que controlan la cama caliente, el fusor y la alimentación (fase y neutro) para el autoapagado.
Al lado se encuentra la caja que contiene el Arduino Mega 2560 R3 y la RAMPS 1.4, con un ventilador de 40mm por la parte de atrás.



La idea de utilizar dos relés para controlar el autoapagado era por asegurar el corte de la fase, se conecte como se conecte a la toma de corriente de la red.
Pero, dado que no muevo nunca la impresora de sitio, no tiene mucho sentido y con un solo relé y un interruptor simple sería suficiente (identificando la fase y colocándolos en ella).

El Arduino está alimentado a 9V mediante un módulo rectificador.



La cama caliente tiene una plancha de aluminio de 3 mm de espesor, sobre la que va pegado el calentador de silicona de 220V 600W y aislada térmicamente por la parte de abajo con una lámina de corcho de 5 mm de espesor.

Ya sé que es una potencia algo desproporcionada, pero valía lo mismo que las de 200W o 300W y es una maravilla la velocidad y estabilidad que consigue. Ni poniendo un vidrio completamente frio sobre ella varía la temperatura. Y tarda 30 segundos en pasar de 22 ºC a 60 ºC. Una vez alcanzada esa temperatura, el PID la mantiene con un consumo de poco más de 100W. Y por supuesto, puede conseguir cualquier temperatura que necesite el material a imprimir.

Por el contrario, el fusor de 12V tarda mucho en alcanzar la temperatura de impresión y cuando arranca el ventilador de capa, puede bajar hasta el punto de parar la impresión por error de temperatura.

Para intentar mejorar esto y dado que la cama caliente de alterna baja mucho la intensidad necesaria en continua, tengo pensado colocar una fuente doble que he montado, con salidas de 18V 5A y 12V 6A.

Con la fuente de 18V alimentaré el fusor, con lo que la potencia disipada en el fusor pasa a ser algo más del doble, lo que aumentará la velocidad de calentamiento y la capacidad para mantener la temperatura estable. Está por ver si el cartucho calentador aguanta.

A plena potencia consumirá unos 4A, pero una vez alcanzada la temperatura de impresión, la mantendrá más o menos con 1A.

Dado que tengo que llevar ese voltaje al cabezal de impresión, aprovecharé para alimentar también el sensor y el ventilador del extrusor. Para el control de la línea de señal del sensor, utilizaré un optoacoplador y una resistencia limitadora para el ventilador.

Con la fuente de 12V alimentaré el resto de componentes.

Aprovechando que salen tirados de precio, le he puesto dos amperímetros/voltímetros (continua y alterna), para tener controlado todo. Dado que con la modificación tendré dos voltajes distintos de continua, tendré que poner otro de este tipo.

La fuente actual es una de 12V 30A que tenía de repuesto por si fallaba la de mi A8+.

Tengo colocado el sensor e implementado en Marlin el autolevel por si en un futuro lo necesito. De momento la cama está perfectamente plana y nivelada, por lo que no lo estoy utilizando.

Coste total aproximado de materiales: 300 euros.

Ejemplos de impresión

Cubo de calibración, impreso a 90 mm/s (contornos al 80%):



Caja para un disco duro externo, impresa a 120 mm/s (contornos al 80%):



Eso es todo por ahora. Cuando pruebe la nueva fuente, daré cuenta del resultado.

Un saludo.

Buenas, ya habia leido tu post, pero prefiero partir de una base de una impresora que funciona y a partir de hay ir haciendo mejoras, el dia que me jubile y tenga tiempo me pondre con un proyecto grande de estos, hasta ahora dedico mas tiempo a proyectos con arduino y otras placas. Gracias y saludos

impresionante Simemart. menudas velocidades y calidad!!! tremando proyecto

Hola me encanta tu proyecto y tengo la intención de fabricarme una corexy de unas dimensiones útiles sobre 300x300x400.

He mirado la Tronxy XY5S que sale por unos 264€. Pero no me termina de convencer porqué he leido que necesita algunas mejoras por lo que al final se te puede quedar sobre unos 400€.

Yo tengo actualmente dos Prusas P3 Steel de fabricación propia que me funcionan con autolevel muy bien. Pero la superficie útil que tengo es de 195x190x165 y se me queda muy justa para según que proyectos.

Mi idea es aprovechar toda la mecánica y electrónica de una de las dos P3 Steel y montar un chasis corexy con una cama caliente de 300x300 a 220v.

Resumiendo me gusta tu proyecto y quería pedirte si me puedes facilitar los ficheros para poder ampliarlo. Yo actualmente trabajo para realizar piezas con el Fusion360 aunque antes también usaba el solidworks.

La idea es redibujarlo para no empezar de cero y hacerlo a mis medidas. De esta forma podré saber que material necesito y sobre que precio puede salir.

un saludo

PD. he intentado mandarte un mensaje privado pero me dice que no es posible.

Hola, la respuesta a tu pregunta está en el tercer párrafo del post.
Efectivamente, no acepto mensajes privados, sólo me comunico con el foro por esta vía.
Un saludo.

Hola, te hago una consulta. Yo he montado una core xy con una diseño bastante parecido, solo que el eje z lo muevo con 2 motores y solo 2 usillos. Tengo algunas piezas hechas con madera y las voy a reemplazar con piezas de PLA que voy a diseñar. Mi consulta es la siguiente, cambia en algo si las poleas del frente estan una sobre otro, sobre un mismo eje. He visto varios diseños y en todos veo que ponen las poleas en 2 alturas pero tambien están corridas una de otra. Mi idea es ponerlas una encima de otra para mejorar el espacio utilizable. Saludos

Hola, supongo que te refieres a las poleas de los reenvíos que se encuentran en el lado contrario a donde están los motores.
Se colocan de esa forma para conseguir que todas las correas sean paralelas y simétricas respecto al eje central que separa los dos motores.
Si colocas una encima de la otra, no ocurrirá así, por lo que se inducen efectos no controlados en los movimientos de los dos lados del eje que se desplaza.
Otra cosa es que dichos efectos sean poco apreciables y puedan obviarse. Eso, sin hacer la prueba, es difícil de concretar.
Como bien dices, nunca he visto un diseño de esta cinemática que lleve esas poleas en el mismo eje, lo que podría indicar que ya se ha probado y no es buena idea.

Muy buena maquina has armado, me gustaria copiar el diseño del eje z, que suele darme problemas. Tengo 2 preguntas, que largo tiene la correa cerrada y como configuras marlin para usar 2 driver distintos en z. Saludos

Hola, la correa es la más grande que encontré en ese momento, 2270 mm (1135 dientes), que era la que más se aproximaba a la configuración que quería hacer. Dependiendo de donde se coloquen los motores del eje Z podría ser algo más corta, aunque no hay muchas medidas intermedias.
La configuración de Marlin para usar en un eje dos motores, cada uno con su driver, es muy sencilla: solo hay que indicarlo descomentando la línea del archivo Configuration_adv.h correspondiente al eje de que se trate. En este caso el Z:

#define Z_DUAL_STEPPER_DRIVERS

Con eso, Marlin duplicará las señales que envía al driver del eje Z, enviándoselas al que este conectado en el primer extrusor libre, que será donde deberemos conectar el segundo motor del eje.
Como es lógico, antes de montar la correa hay que asegurarse que los dos motores rotan en el sentido correcto y no opuestos, cambiándolo si es necesario.
Lo anterior es común para las dos versiones de Marlin (1.1.9 y 2.0) pero además, la 2.0 también permite utilizar hasta 3 motores en el eje Z, cada uno con su propio driver. Naturalmente, siempre que se tengan dos extrusores libres.