Revisión: Sistema de movimiento E3D y cambiador de herramientas

3D Printing Industry analiza el sistema de movimiento E3D y la impresora 3D ToolChanger.

Diseñado por el fabricante de hardware de impresión 3D E3D, Motion System y ToolChanger es una impresora 3D FFF de nivel profesional que se mantiene fiel a las raíces de la impresión 3D de bricolaje. Concebido con no menos atención al detalle de lo que esperaríamos de una empresa tan sintonizada con la comunidad de impresión 3D y ejecutado con la misma precisión.

Comenzaré diciendo que este sistema no se parece a ninguna impresora 3D FFF que hayamos alojado en el laboratorio de la industria de la impresión 3D. El sistema E3D Motion cuenta con cuatro (sí, cuatro) cabezales de herramientas intercambiables diseñados para una personalización de componentes inigualable. Como tal, permite a los usuarios combinar cuatro herramientas multifuncionales diferentes en una sola impresión, y eso podría ser una combinación de cabezales de impresión de extrusión, grabadores láser, herramientas CNC o herramientas de selección y colocación.

Con un precio de £2010 ($2800), la primera y única impresora 3D de E3D está dirigida a ingenieros y prosumidores avanzados que buscan un motor de fabricación altamente personalizable para el taller. En manos de un operador experto, este sistema supera con creces su nivel salarial.

La pura modularidad permite la adaptación a las necesidades de cualquier usuario, otorgando un nivel de flexibilidad rara vez visto. Es importante destacar que Motion System es un esfuerzo de código abierto que refleja las raíces RepRap de E3D. Como resultado, hay piezas de repuesto de impresión gratuita disponibles en GitHub de E3D, donde los usuarios tienen acceso a componentes como cubiertas de cables, portacarretes y soportes estructurales.

Hardware: muchas opciones para elegir

El E3D Motion System ciertamente no escatima en hardware, lo que lo convierte en una excelente opción para las personas que disfrutan jugando. Gran parte de la novedad del sistema radica en su mecanismo ToolChanger, que permite a los usuarios cambiar entre cabezales de herramientas cuando sea necesario.

Si bien la máquina base se ofrece con 4 herramientas Direct Drive Hemera o 4 herramientas Bowden V6, estas se pueden cambiar por cualquiera de las combinaciones de extrusor/hotend de la empresa. Por ejemplo, si desea equipar el Motion System con 4 hotends Volcano de alto flujo para obtener el máximo rendimiento de producción las 24 horas, sería más que bienvenido a hacerlo. E3D también ofrece kits de herramientas en blanco para que los usuarios diseñen sus propias herramientas. En línea se puede encontrar una gran cantidad de novedosas herramientas complementarias de código abierto, como extrusoras de pasta y pestillos de cámara.

En cuanto a las especificaciones técnicas clave, la impresora 3D Motion System tiene un volumen de construcción que mide 300 x 200 x 300 mm. La placa de vidrio de borosilicato calentada alcanza una temperatura de 200°C, mientras que la temperatura máxima de la boquilla sube hasta 500°C. La impresora en sí mide 580 x 550 x 800 mm con un peso total de 30 kg, por lo que se espera que sea una figura destacada entre los sistemas de consumo más pequeños. En cuanto a la conectividad, los usuarios pueden elegir entre Ethernet o WiFi dependiendo de la placa base elegida (placa base Duet Wi-Fi y placa base Duet Ethernet).

El marco semicerrado totalmente metálico está delimitado por láminas de plexiglás y presenta un diseño simple pero resistente, con un eje X mecanizado por CNC, rieles lineales Hiwin de alto rendimiento y correas Gates genuinas. La máquina, que funciona con una configuración de eje CoreXY, se construyó teniendo en cuenta la velocidad y la precisión. El sistema CoreXY es más rápido que los sistemas cartesianos o delta comparables, ya que puede manejar mejor la inercia sin sacrificar la calidad de las piezas. Logramos maximizar la velocidad de impresión a la friolera de 300 mm/s y al mismo tiempo mantener los detalles finos de las funciones.

Configuración de principio a fin

Si está buscando un sistema plug-and-play, regrese ahora porque no lo encontrará aquí. El Motion System y el ToolChanger vienen completamente desmontados y depende del usuario construirlos él mismo. Si bien la falta de un manual de instrucciones físico puede resultar desalentadora al principio, tenga la seguridad de que todo lo que necesita para configurar se describe en las guías de montaje en el sitio web de E3D.

Si bien la mayoría de estas guías brindan amplios detalles y claridad, pensamos que la sección de cableado podría resultar difícil para aquellos que no tienen mucha experiencia en el área; después de todo, la gestión de cables es una forma de arte. Existe un puerto de escala amigable en el Foro de impresión 3D en línea de E3D. Aquí tuvimos el placer de contratar a los ingenieros internos altamente receptivos de la empresa.

Una vez construida (esto tomó aproximadamente 15 horas), los usuarios pueden profundizar en la placa base Duet para ajustar la funcionalidad. Todo está establecido en la documentación aquí. Nuestro modelo venía con la placa Wi-Fi, por lo que nos conectamos a la interfaz web Duet Wi-Fi, donde pudimos configurar un perfil gcode personalizado para la carga y descarga de filamentos.

Si bien puedes encontrar el gcode necesario en los foros de Duet, también tienes la opción de crear el tuyo propio según tus necesidades. Por ejemplo, el siguiente gcode es el que usamos para cargar PLA. En este punto, solo es cuestión de ejecutar el archivo de configuración personalizado en la interfaz web e introducir manualmente el filamento.

La etapa de configuración final es el procedimiento de calibración de la base y el cabezal de la herramienta. Una cama nivelada es absolutamente necesaria para piezas impresas en 3D de alta calidad y ayuda a evitar problemas de delaminación en las primeras capas. Para nuestro deleite, la impresora 3D de E3D utiliza un sistema de nivelación automática de sensores que mide con precisión la inclinación de la placa en 40 puntos diferentes para el usuario. La calibración del cabezal de herramienta es un poco más complicada y requiere la participación del usuario, pero los pasos necesarios están bien explicados en esta guía.

Al trabajar tan cerca del hardware, los usuarios obtienen un control extraordinario sobre las capacidades de la impresora 3D. Con tal poder, también viene la responsabilidad, ya que las placas base Duet carecen de ciertas características de seguridad para proteger a los usuarios de sí mismos. Por ejemplo, la impresora no tiene límite de movimiento para los motores. Esto significa que si programa la placa para que se mueva hacia abajo cuando ya está en el fondo, continuará intentando hacerlo, forzando los motores. Pensamos que al sistema en su conjunto le vendría bien algunos sensores de tope final en los componentes críticos para proporcionar una red de seguridad.

E3D no proporciona una cortadora para usar con Motion System y ToolChanger. Si bien la empresa recomienda utilizar Simplify3D, cualquier cortadora que admita multiextrusión servirá. Para aquellos que no quieren pagar o quieren usar Simplify3D, encontramos en PrusaSlicer una gran alternativa. También permite a los usuarios desarrollar sus perfiles de configuración para una mayor personalización.

Evaluación comparativa del sistema de movimiento E3D y ToolChanger

Es hora de ver de qué está hecha la impresora 3D E3D Motion System. Todas nuestras pruebas de evaluación comparativa se imprimieron utilizando el cabezal de impresión V6, Volcano o Hemera, en una gama de filamentos de polímero. Comenzamos con el modelo de evaluación comparativa de ABS de la industria de la impresión 3D, que consolida varias pruebas más pequeñas en una parte que lo abarca todo.

Los resultados fueron magníficos. Inicialmente teníamos algunas preocupaciones con respecto a la naturaleza de marco abierto de la impresora 3D, ya que las fluctuaciones de la temperatura ambiente pueden dificultar la impresión con filamentos como el ABS. Sin embargo, al observar las distintas secciones de nuestro modelo, estas preocupaciones eran infundadas.

La prueba de voladizo se imprimió perfectamente hasta un máximo de 75°. ¿Suena impresionante? Eso es porque lo es. Con sistemas comparables con un promedio de alrededor de 55°, esta es sin duda la mejor prueba de voladizo que hemos visto en los últimos años. Dice mucho sobre la experiencia de E3D en el diseño de conjuntos de extrusoras y sistemas de refrigeración.

De manera similar, la prueba de puente cuantifica la capacidad de un sistema para imprimir horizontalmente en el vacío con un máximo de 45 mm antes de comenzar a curvarse. Como el promedio para esta prueba es de alrededor de 20 mm – 30 mm, el Motion System pasó con gran éxito.

Pasando a la sección de prueba de retracción, experimentamos un problema menor. El conjunto de púas se imprimió en su totalidad, pero presentaba algunos artefactos en la superficie y una buena cantidad de hilos. Dado que las extrusoras E3D suelen sobresalir en la prueba de retracción, lo atribuimos al intento de imprimir estructuras delgadas de ABS a temperatura ambiente. Aún así, los defectos se pueden eliminar sin afectar las estructuras subyacentes, y el modelo en su conjunto fue un éxito abrumador.

También queríamos ver cómo el sistema CoreXY de la impresora 3D manejaría estructuras circulares concéntricas, por lo que le dimos una vuelta a la prueba de trayectoria circular. En esta prueba, determinamos la diferencia entre las dimensiones previstas y las dimensiones impresas reales, lo que nos da una idea de la precisión dimensional del sistema. Al estudiar la distribución normal de los resultados, una media de diferencia inferior a 0,1 mm y una desviación estándar inferior a 0,05 mm pueden considerarse "repetibles".

Los resultados fueron excelentes, por decir lo menos, con un desplazamiento promedio del eje X de solo 0,022 mm, un desplazamiento del eje Y de 0,025 mm y una desviación estándar promedio de 0,026 mm. Como referencia, los sistemas industriales FFF a veces pueden tener precisiones dimensionales de hasta 0,1 mm, lo que los califica para proyectos de ingeniería de alta precisión en sectores como el de herramientas para automoción. Por el precio de la E3D, sería difícil encontrar una impresora 3D FFF con una precisión dimensional comparable, lo que consolidaría aún más la rentabilidad del sistema de alto rendimiento.

Pruebas de aplicación reales

Luego pusimos a prueba el sistema de movimiento E3D con algunas piezas y proyectos que un usuario típico podría emprender en el taller. Lo primero fue una placa guía del enrutador, una pieza de repuesto funcional diseñada por nuestros ingenieros para imprimirse en 3D e instalarse en el enrutador del Motion System. La placa guía no está diseñada para sufrir altas tensiones o temperaturas, por lo que optamos por una pieza de PLA muy básica. El componente se fabricó sin defectos y se ajusta a nuestro enrutador como un guante.

El siguiente paso fue la prueba de impresión mecánica. Para esta revisión, optamos por un control deslizante de cámara funcional. Este soporte cuenta con varios sistemas de engranajes que funcionan en conjunto para dirigir una cámara profesional a lo largo de un riel guía. Dado que el sistema requería montaje manual, indicaba cuán ajustadas eran las tolerancias en el Motion System. De hecho, el control deslizante de la cámara fue un gran éxito y se puede utilizar para una gran cantidad de proyectos de videografía.

Naturalmente, también tuvimos que probar las capacidades de extrusión dual (y triple) del Motion System con algunas impresiones multimaterial. El huevo de dragón a continuación es una combinación de PLA/PLA, mientras que el lagarto rayado va un paso más allá con PLA/PLA/ABS. Ambos modelos se imprimieron en 3D como se muestra sin necesidad de ensamblaje adicional.

Si miramos un poco más de cerca, vemos que ambos modelos se produjeron con un nivel de calidad muy alto. El huevo presenta algo de sangrado en las zonas de interfaz debido a la frecuencia de los cambios de color, pero las superficies son lisas y la parte en su conjunto es sólida. El lagarto, en cambio, es prácticamente perfecto. Los límites de los materiales están todos muy claramente definidos y el modelo se siente como si pudiera ser simplemente un material continuo: una gran victoria para Motion System.

Por último, tenemos la prueba del jarrón de TPU. Se recomienda utilizar una extrusora de accionamiento directo para imprimir con el filamento flexible, por lo que esta prueba nos dio una idea de cuán capaz era la extrusora E3D Hemera del sistema. El resultado fue excelente, sin defectos ni imperfecciones superficiales. El jarrón, a pesar de una importante deformación, vuelve a su forma original.

El veredicto

Al fin y al cabo, la impresora 3D E3D Motion System es una de las mejores compañeras de taller que hemos probado. Siempre que esté dispuesto a pasar un sábado armando todo y tenga una habilidad especial para el bricolaje, esto es imprescindible. La notable calidad de impresión, junto con la amplia capacidad de personalización del sistema, lo convierte en una potente herramienta que debe tener en su arsenal.

Sin embargo, esto no quiere decir que sea perfecto, ya que al sistema le vendría bien algunas consideraciones de diseño más cuidadosas. En primer lugar, una cama de impresión magnética haría maravillas para eliminar piezas. El sistema también podría utilizar un conjunto de placas anti-exudación y contenedores de residuos de filamentos para ayudar a garantizar que no haya espaguetis no deseados por ahí. Algunas adiciones premium, como un sensor de agotamiento del filamento y una tapa de la cámara de construcción opcional, también serían excelentes.

Al final, estas son, en última instancia, quejas menores, ya que la E3D funciona como se anuncia y otorga a los usuarios capacidades de fabricación superiores a las de cualquier impresora FFF normal. Por menos de £2500, la capacidad de personalizar cuatro cabezales de herramientas individuales es incomparable y el potencial de ingenio es prácticamente ilimitado. Si está buscando un motor de fabricación de alto rendimiento con un presupuesto limitado, no podemos recomendar lo suficiente el E3D Motion System y el ToolChanger.

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Especificaciones técnicas

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Kubi Sertoglu es licenciado en Ingeniería Mecánica y combina una afinidad por la escritura con una formación técnica para ofrecer las últimas noticias y reseñas sobre fabricación aditiva.