45 PROTOTIPADO cesita una calibración muy precisa para que el resultado de las piezas sea el deseado. Las soluciones más popu- lares (RepRap) se basan en tecnología de control en bucle abierto, a través del empleo de motores paso a paso, que pueden afectar a la calidad a medida que se produzcan pequeños cambios en la calibración. Además, dado que estas máquinas construyen piezas a través de la superposición de capas sucesivas, un error en una capa inferior inevitablemente se propagará en las capas siguientes. El resultado de un fallo de calibración característico es la inclinación indeseada de una cara ver- tical. Este problema acarrea la frecuente necesidad de desechar piezas mal construidas y la recalibración de la máquina a través de la construcción de piezas de prueba. Todo ello supone un gasto de material, energía y tiempo. Además, con áreas de trabajo y velocidades elevadas au- menta la incidencia de la propagación de errores de posi- cionamiento debidos a defectos de calibración. Estos eran, es esencia, los requisitos de la impresora 3D diseñada por el profesor y alumno del Master de Meca- trónica de la Universidad de Vigo para participar en el pri- mer concurso MachineStruxure de Schneider Electric. El alcance del proyecto incluye el diseño mecánico, eléctri- co y del software para una impresora de piezas de plás- tico PLA en tres dimensiones. El objetivo es crear una máquina capaz de realizar piezas de gran tamaño sin de- fectos provocados por la propagación de errores de tra- yectorias y con un consumo de tiempo lo más ajustado posible a las nuevas dimensiones. Esta máquina ha de solventar la problemática de calibración y des-calibración a través de la utilización de tecnología de posicionamien- to en lazo cerrado que se traduce en el empleo de servo- motores. El uso de servomotores, además, propicia el posicionamiento rápido, lo que permite reducir tiempos a la hora de fabricar varias piezas en una misma tanda en un uso claramente industrial. De esta manera, se preten- de reducir la generación de piezas rechazadas y de piezas fabricadas para asistencia en las fases de recalibración. Todo ello redunda en un ahorro de costes de material y de consumo de energía y tiempo. Además, la impresora 3D está concebida para permitir el cálculo exacto y auto- mático del coste que supone la realización de cada pieza. Estructura de la máquina Desde el punto de vista mecánico, la máquina es una configuración de tres ejes cartesianos (Schneider Elec- Figura 2: Máquina con puertas abiertas y la bandeja inferior extraíble en posición de descarga. tric), más un cuarto eje síncrono respecto a la velocidad de avance y que se encarga de la extrusión del hilo de plástico. La estructura cartesiana realiza movimientos interpolados en los ejes XYZ. Esta estructura se encarga de posicionar y mover el extrusor del material, que consta de un eje y un generador de calor (resistencia) controlado para man- tener una temperatura constante (con la finalidad de la fundición del hilo de plástico, 210o para el hilo de PLA). Dicho hilo de plástico está enrollado en una bobina y es desenrollado por la acción de un cuarto motor (Figura 1). Cada uno de los ejes XYZ son movidos por servomotores (Schneider Electric) que están conectados a los corres- pondientes ServoDrives. El extrusor utiliza un servomotor tipo ICLA (motor con servo integrado). Todo ello conecta- do a través de CanMotion y CanOpen a un controlador LMC058 de Schneider Electric. Completan el hardware los dispositivos para el control térmico del extrusor, un medidor de consumo eléctrico conectado a través de Modbus, y una pantalla táctil para el IHM de control de impresión. Control de la máquina Con esta configuración se implementa una fabricación o impresión en capas (layer manufacturing), que consiste en ir depositando el hilo fundido en una serie de capas paralelas. Cada capa se realiza a través de movimientos interpolados 2D (con los ejes X e Y) del extrusor, de tal forma que se realizan trayectorias que delimitan el con- torno de esa pieza en esa cota Z y de trayectorias en el interior con una forma y un espaciado que depende de la robustez que se le quiera dar a esa capa. Típicamente, por ejemplo, las primeras capas y últimas tienen una den- tecnología