Módulo 1: Presentación de la doble extrusión
1. Introducción al módulo
¡Te damos la bienvenida al primer módulo de este curso!
Iniciaremos conociendo los orígenes de la doble extrusión, veremos las aplicaciones y beneficios de las impresoras y los diferentes sistemas existentes. Profundizaremos sobre las siguientes impresoras Hellbot:
- Magna 2: Sistema de hotend 2 en 1
- Hidra e Hidra Plus: Sistema IDEX
- Magna Dual: Sistema de hotend de mixeo
- Otros sistemas de doble extrusión
2. Orígenes de la doble extrusión
Iniciaremos con el siguiente video introductorio sobre la doble extrusión y sus orígenes en la impresión 3D:
Texto del video
En sus comienzos, la tecnología de impresión 3D FDM estaba limitada a un solo material extrusor; luego, aparecieron sistemas de doble extrusión experimentales que eran desarrollados por diversos makers o hobbistas apasionados por esta tecnología.
En la siguiente imagen vemos un ejemplo de un sistema de doble extrusión creado por el autor Doktec:
Estos primeros sistemas de doble extrusión usualmente requieren conocimientos de firmware, electrónica, hardware, y demás para poder ser implementados en nuestra impresora 3D. En la actualidad, gracias a los múltiples aportes de la comunidad maker mundial y al avance de la tecnología, tenemos impresoras 3D con sistemas de doble extrusión mucho más sofisticados y listos para usar de fábrica que nos permiten imprimir con dos o incluso más materiales.
En este curso aprenderemos a utilizar las herramientas disponibles en el software Ultimaker Cura para poder crear los gcodes e imprimirlos con impresoras 3D con sistema de doble extrusión como la Hellbot Hidra o Hidra Plus y la Hellbot Magna 2 230, 300, 400 y 500.
3. Aplicaciones de la impresión 3D con doble extrusor
Todas las impresoras 3D que exploramos en este curso tienen la posibilidad de producir impresiones de un solo material. Pero no estamos aquí para hablar de ese tipo de impresiones.
En este curso explicaremos estas diferentes posibilidades que nos permite tener dos extrusores:
3.1. Impresiones de doble color
La primera aplicación que se nos viene a la cabeza al pensar en impresoras de doble extrusor es impresiones de doble color. Esto abre la posibilidad de ser mucho más creativos con cientos o miles de combinaciones de colores, y obtener piezas realmente únicas.
3.2. Imprimir materiales solubles
En el mundo de la impresión 3D, los soportes son una función que en ocasiones puede ser el factor que define el éxito o el fracaso de una pieza y en muchos casos realmente pueden ser un dolor de cabeza, especialmente en modelos complejos. Si ponemos pocos soportes, nuestra impresión puede quedar desprolija o fallar, y si ponemos demasiados soportes podríamos pasar horas sacándolos con un alicate, cutter y otras herramientas.
Los soportes solubles nos permiten colocar la densidad de soportes necesaria para obtener la mejor calidad posible sin preocuparnos por el tedioso proceso de retirarlos manualmente. Solamente debemos colocar la pieza en el solvente correcto, y los soportes desaparecerán dejando una pieza de alta calidad.
3.3. Impresiones de doble material
La última posibilidad que nos permiten los sistemas de doble extrusión son las impresiones de doble material. Poder combinar 2 materiales con diferentes propiedades puede ser muy útil para crear piezas funcionales, un gran ejemplo puede ser este gancho:
Este gancho aprovecha las propiedades de dos materiales diferentes: La dureza del PLA para la parte que soportara el objeto que se cuelga y la flexibilidad del TPU para tener mejor agarre en el soporte y a su vez evitar que la pintura del metal se desgaste con el uso del gancho.
4. Diferentes sistemas de doble extrusión
Existen diversos sistemas y configuraciones de doble extrusión que tienen diferentes propiedades, ventajas y desventajas. A continuación hablaremos de los sistemas utilizados por las impresoras 3D Hellbot y también de otros sistemas existentes.
4.1. Hellbot Magna 2 - Hotend 2 en 1
El primer sistema que hablaremos es el implementado en las impresoras Hellbot Magna 2 230, 300, 400 y 500: El hotend 2 en 1.
En esta imagen podemos ver cómo funciona internamente este sistema. En la parte superior tendremos la entrada de dos filamentos y en la salida tendremos solo uno.
Para realizar un cambio de filamento, se debe retraer el filamento en uso (en el gráfico es el filamento rojo) hasta liberar la unión 2 en 1, permitiendo el paso del filamento a usar (en la imagen, el filamento gris). Estos cambios de extrusión se realizan mediante comandos Gcode especializados en cada capa. Como vimos en el curso “Ultimaker cura desde cero” los Gcodes son comandos que cumplen una función específica que llevará a cabo la impresora 3D.
Estos comandos se colocan en la ventana de configuración de la máquina en el software Cura y son esenciales para que las impresiones de doble extrusor funcionen correctamente en nuestra Hellbot Magna 2. En esta nota del blog de Hellbot se encuentran explicadas las funciones y en donde colocar los gcodes en el software Cura:
El sistema 2 en 1 también significa que tendremos un solo pico. Esto ahorra las calibraciones extras necesarias cuando tenemos 2 picos, como es el caso de la Hellbot Hidra.
También debemos tener en cuenta que al realizar un cambio de filamento, tendremos que purgar el filamento anterior. Esto se realiza mediante una “torre auxiliar”. En pocas palabras, la función de esta torre auxiliar es expulsar o limpiar el pico del filamento restante anterior en el nozzle. Más adelante explicaremos en mayor detalle acerca de esta función.
4.2. Hellbot Hidra e Hidra Plus: Doble extrusor independiente IDEX
Las impresoras Hellbot Hidra e Hidra Plus utilizan el sistema de doble extrusor independiente o IDEX (independent dual extruder en inglés).
Este sistema, como lo dice su nombre, posee dos extrusores directos que actúan de forma independiente en el eje X uno del otro. Esto significa que tendremos 2 picos, 2 hotends, 2 extrusores, etc. Y cada extrusor podrá moverse independientemente uno del otro en el eje X.
Al tener dos extrusores completamente separados uno del otro, tendremos múltiples ventajas. Una de ellas es que no necesitaremos la función de torre auxiliar, ya que no es necesario purgar el filamento cambiado. También tendremos la posibilidad de tener dos temperaturas de impresión diferentes, siendo Hidra la máquina ideal para hacer impresiones de doble material como hablamos anteriormente.
Pero este sistema también requiere una calibración precisa de ambos picos y una calibración de offsets para que la alineación de ambos extrusores sea correcta. Si no estás familiarizado con estas calibraciones, recomendamos leer el manual de instrucciones de Hellbot Hidra e Hidra Plus:
Adicionalmente a la impresión dual, el sistema IDEX nos permite otros modos de impresión como Duplicación y Espejo. Por lo que en Hellbot Hidra tendremos en total cuatro modos de impresión 3D disponibles: Impresión 3D de un extrusor (simple), Impresión 3D de doble extrusor (dual), Espejo y Duplicación. En este curso nos enfocaremos en el modo de impresión dual.
4.3. Hellbot Magna Dual: Hotend con mixeo
Si bien la impresora Hellbot Magna Dual está discontinuada, aún hay muchos entusiastas que tienen esta impresora y están ansiosos por aprender más acerca del uso del doble extrusor con el sistema de Magna Dual: El hotend con mixeo.
Este sistema funciona de manera muy similar al sistema 2 en 1 que podemos encontrar en la Magna 2. Ambos tienen una entrada de doble filamento y en la salida un solo pico. La principal diferencia está en la posición en donde se encuentra la unión 2 en 1. En magna 2, tenemos la unión antes de la zona caliente, por lo que el cambio se realiza en frío.
En la magna dual, la unión se encuentra en el bloque de aluminio, por lo que ambos filamentos se derretirán al mismo tiempo.
Como podemos ver en el gráfico anterior, gracias al sistema de mezcla o mixeo podemos combinar ambos elementos, creando un color único obtenido de la mezcla de dos colores. Esta es la principal ventaja de este sistema de doble extrusor. Podremos realizar porcentajes de mixeo de los filamentos, por ejemplo 30% del extrusor 1 + 70% del extrusor 2 e incluso realizar impresiones con gradientes de color.
Al igual que en magna 2, este sistema también requiere el uso de la torre auxiliar cuando queremos realizar piezas de doble color sin mezclar los mismos.
4.4. Sistema de doble hotend fijo
El último sistema de doble extrusión que hablaremos es el de doble hotend fijo. Si bien ninguna impresora Hellbot implementa este sistema, el mismo es utilizado en muchas impresoras 3D.
Al igual que el sistema IDEX de Hellbot Hidra e Hidra Plus, este sistema posee doble hotend, sin embargo, estos no son independientes. Esto significa que tiene la ventaja de poder tener dos temperaturas diferentes.
5. Cierre del módulo
En este módulo repasamos los sistemas más populares utilizados en las impresoras 3D en este momento. Conocimos los orígenes de la doble extrusión, las aplicaciones y beneficios de las impresoras y los diferentes sistemas existentes. También, profundizamos sobre las impresoras Hellbot Magna 2: Sistema de hotend 2 en 1, Hidra e Hidra Plus: Sistema IDEX, Magna Dual: Sistema de hotend de mixeo y otros sistemas de doble extrusión.