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Reprap, Slic3r y el Futuro de la
Impresión 3D
Alessandro Ranellucci

RepRap/Slic3r, Italy

[email protected]

Breve cronología del proyecto RepRap


El proyecto RepRap comenzó en el 2004, cuando Adrian
Bowyer, académico de la Universidad de Bath, propuso su idea
de una máquina auto-replicante capaz de producir la mayoría
de sus piezas para construir otra máquina similar. El reto
principal era encontrar la tecnología apropiada para crear las
partes estructurales y mecánicas al igual que correas y partes
electrónicas. La tecnología del prototipado rápido ya existía
desde hace muchos años y requería máquinas profesionales
caras y patentadas que usaban técnicas aditivas para crear
objetos sólidos. Sin embargo, el uso de estas máquinas era
aceptable sólo para crear las piezas de la primera máquina, de
manera que la máquina misma necesitaba una tecnología
sencilla de bajo costo para hacer lo mismo y reproducir las
máquinas hijas.

La idea de Bowyer tuvo mucho éxito y un pequeño equipo
comenzó a trabajar en el proyecto. Estaban físicamente
ubicados en la Universidad de Bath. Entre 2006 y 2008
diseñaron el primer prototipo capaz de imprimir sus propias

piezas: la Darwin RepRap. Otras versiones la siguieron (la
Mendel y la Huxley), pero el contexto estaba cambiando. En
2010 ya había una gran comunidad alrededor del proyecto
intercambiando diseños y estímulos, a través de Internet. El
proyecto RepRap comenzó a desarrollarse independientemente
del equipo central. La gente comenzó a experimentar con
algunos subcomponentes de
la
electrónica, el software, los materiales imprimibles, los objetos
imprimibles. El proyecto ya no tenía una sola dirección y el
equipo original ya no publicó más máquinas oficiales.

la máquina: el marco,

Esta situación era, de hecho, el segundo objetivo no oficial
del Dr. Bowyer: impulsar un proceso natural darwiniano de
coevolución espontánea y difusa. Cada individuo seleccionaba
algunos elementos que ya habían sido introducidos en el
proyecto por otra gente y descartaba otros: esto es en verdad un
proceso evolutivo. En las impresoras 3D modernas, podríamos
reconocer las contribuciones de 10 personas en cada pieza –
electrónica, unidad del filamento y el resto de las cosas–
espontáneamente seleccionadas por su cualidad, conveniencia,
facilidad mecánica, resistencia y versatilidad.

Un cambio importante sucedió en el otoño de 2011,
cuando el joven Josef Prusa hizo pública su impresora 'Prusa
Mendel'. La definió como el 'Modelo T Ford' de las impresoras
3D porque proporcionaba una gran simplificación de la
estructura del marco.

La Prusa Mendel sólo requería piezas comúnmente
asequibles en las tiendas locales y muy pronto se convirtió en
la impresora más famosa del mundo.


 

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Una RepRap imprimiendo un modelo arquitectural en ABS



El proyecto RepRap de hoy

Los efectos de la rápida difusión del proyecto RepRap en
el mundo son enormes y de mayor impacto que los que tiene la
comunidad en sí misma. La disponibilidad de estas máquinas
de bajo costo permitió el arranque de otros proyectos, inspiró el
movimiento “maker”, ayudó a la difusión de fablabs y placas
de prototipado como la Arduino, e incluso creó una economía:
fabricantes de piezas o de filamento; vendedores de kits o
impresoras pre-ensambladas; servicios de
impresión bajo
pedido; centros de apoyo técnico; cursos y hasta tiendas.

Hoy en día existen centenas de impresoras. Todas ellas
derivadas del proyecto RepRap por el proceso darwiniano de


 

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evolución del que hablamos antes. Algunas son comerciales y
tanto disponibles para
otras de código abierto, por
cualquiera que desee generar
localmente y
construirlas.

lo
las piezas

El proyecto RepRap es en general muy activo gracias a los
miles de personas activas a su alrededor, pero carece de
cualquier tipo de centralización, de lineamientos, objetivos
comunes o diseños oficiales.

Sus canales de comunicación favoritos son el chat IRC
(#reprap on FreeNode) y el foro oficial, mientras que el blog
continúa documentando algunos de los eventos principales de
la comunidad. Ni siquiera la wiki, uno de los instrumentos más
colaborativos, tiene suficiente documentación para seguir todo
el desarrollo del área de RepRap.

RepRep ya no identifica ningún proyecto en específico
sino a un ecosistema donde muchos sujetos actúan siguiendo
los principios del hardware de código abierto y usando
licencias libres, abiertas (copyleft) para el intercambio del
conocimiento.
Características de las impresoras 3D RepRap
Las impresoras RepRap se basan en la tecnología de
Fabricación de Filamento Fundido (Fused Filament Fabrication)
que se refiere al proceso de fundir filamento plástico y aplicar
el material fundido encima de otras capas del mismo material.
Estas impresoras son muy parecidas en lo que respecta al
hardware. Hay un instrumento que se mueve en el espacio
gracias a un sistema cartesiano o no-cartesiano capaz de
alcanzar cualquier punto XYZ dentro del volumen de
generación (build volume). Este instrumento es una extrusora
que derrite termoplásticos y los inyecta a través de un pequeño


 

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orificio para construir el objeto capa por capa. Estas máquinas
suelen trabajar con volúmenes de generación de 20-30cm3
aunque no es muy difícil construirlos más grandes para
imprimir objetos de mayor tamaño. Sin embargo, hay varios
problemas con impresiones más grandes: el encogimiento
térmico suele
los objetos grandes,
especialmente con ABS; además, el tiempo de impresión podría
alcanzar varios días con el riesgo de que alguna falla nos haga
recomenzar toda la impresión de nuevo. Los operadores
usualmente fragmentan los objetos grandes en trozos más
pequeños que puedan luego ensamblarse.

fracturar o deformar

Mientras que el principio básico es común a todas las
impresoras, la mecánica se desarrolló de acuerdo con cualquier
combinación posible: placa de construcción fija, o deslizante a
lo largo de un eje, o que se mueve en dos o incluso tres ejes.
Los robots cartesianos que tienen un motor para cada eje se
reemplazan a veces con el nuevo concepto de ‘robot delta’
introducido recientemente, que tiene tres brazos a 120º unidos
con juntas universales.

Hay también una gran variedad de productos electrónicos
disponibles: hay muchas opciones maduras,
incluyendo
soluciones basadas en Arduino y tarjetas ad-hoc basadas en
Atmel o chips ARM. Los principales objetivos de
la
investigación electrónica han sido varios hasta ahora: el costo,
la optimización térmica, la facilidad de auto-fabricación,
soporte para pantallas LCD o lectores de tarjetas SD, soporte
para muchas extrusoras, modularidad, potencia de cálculo.

La mayoría de las tarjetas (boards) disponibles son de
código abierto y su desarrollo suele estar soportado por las
empresas que las venden.


 



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Los materiales utilizados en Fused Filament Fabrication
están bajo constante evolución
también. Hay varios
termoplásticos disponibles, incluyendo PLA (derivado del
almidón de maíz o caña de azúcar), ABS (plástico muy
conocido utilizado en la mayoría de productos industriales),
nylon, policarbonato. Existe también un filamento de 'madera'.
Estos materiales tienen diferentes propiedades mecánicas y
físicas, y sus temperaturas de fusión abarcan desde 170° C
hasta 300° C, según el material, el color, el fabricante. Tenga
en cuenta que la evolución de los materiales imprimibles está
impulsada por las inversiones industriales de las empresas
comerciales que sirven el mercado de la impresión 3D. La
comunidad no participa en este tipo de experimentos, y casi
ninguna filosofía de código abierto se aplica a la fabricación de
material.



El nacimiento de Slic3r
la mecánica y

Si bien

la electrónica son partes
fundamentales de la impresión 3D y afectan su velocidad,
capacidad y precisión, el software es un complemento esencial.
Sin el software, las máquinas no podían moverse ni hacer nada.
La lógica de la máquina reside en el software, ya que define la
estrategia necesaria para
la coordinación de motores,
ventiladores y extrusora con el fin de producir el resultado
deseado. El software se encarga de hacer que el resultado final
coincida con las expectativas del operador.

Slic3r nació a finales de 2011 como un esfuerzo para
reemplazar el software existente no apto ya para el desarrollo
del proyecto RepRap. Se necesitaba una herramienta mejor
para integrar la facilidad de uso y las aplicaciones al mundo

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real requeridas por la base general de usuarios, que ya incluía a
muchas personas que no pertenecían a la comunidad original;
y que se ajustara a la velocidad del desarrollo de la mecánica
de la electrónica

El software era el cuello de botella, ya que no permitía
beneficiarse plenamente de los nuevos desarrollos. Un ejemplo
fue la velocidad de procesamiento: mientras que la evolución
de otros componentes (correas, motores, controladores paso a
paso, bujes) ya daba lugar a una alta precisión y ya había
buenos filamentos en el comercio, el procesamiento de una
impresión detallada (por ejemplo, con una al