Diseño y Ensamble de un Circuito Electrónico Para Un Prototipo de Impresora 3D

Diseño y Ensamble de un Circuito Electrónico Para Un Prototipo de Impresora 3D.

Design and Assembly of an Electronic Circuit for a 3D Printer Prototype.

Aponte Barbosa Estiber Alexander, estiber.aponte@unicafam.edu.co; Hermida Malagón Julián Andrés, julian.hermida@unicafam.edu.co; Romero Gómez Miguel Ángel, angel.romero@unicafam.edu.co; Uriza Ortiz Serggy Giuliano, serggy.uriza@unicafam.edu.co. Tutor: Prieto Rodríguez Juan David.

Facultad de Ingeniería, Ingeniería (en Telemática)

Fundación Universitaria Cafam

Proyecto Integrador III - Fase II

Resumen— En el mundo actual existe un mercado de impresión en 3D con diferentes prototipos de impresora. Las universidades crean un ambiente ideal para implementar proyectos de este tipo, en consecuencia, en la Fundación Universitaria Cafam se plantea este proyecto cuyo objetivo es diseñar y emplear un prototipo de impresora 3D que imprima figuras básicas y así proporcionar al taller de diseño de la universidad el modelo final.

Está investigación se centró en los temas de programación de los circuitos que permiten la impresión y el ensamblaje de componentes electrónicos. Por otra parte se recogió información necesaria para la programación de la impresora dando como resultado la validación de una hipótesis de control de la máquina en el eje X y Y con la programación realizada en un PIC y otra hipótesis en la cual se  comprobó la complejidad y las diferentes circunstancia por las cuales agregar el eje Z en la programación se vuelve un tema muy extenso para nuestra conver.

Abstract— Since the universities are starting to implement projects of this type, in consequently, in the Cafam University Foundation this project is proposed whose objective is to design and use a 3D printer prototype that prints basic figures and thus provide the university's design workshop the final model. This research focused on the topics of circuit programming that allows the printing and assembly of electronic components. On the other hand, information necessary for the programming of the printer was collected, resulting in the validation of a machine control hypothesis in the X and Y axis with the programming carried out in a PIC and another hypothesis in which the complexity and The different circumstances by which adding the Z axis in programming becomes a very extensive topic for our conver.

Palabras Clave— Movimiento de tres ejes, Arduino, PowerCode, Pic, RAMPS, Firmware, Marlin, C++, Pronterface

Keywords— Three axis movement, Arduino, PowerCode, Pic, RAMPS, Firmware, Marlin, C ++, Pronterface.

1. INTRODUCCIÓN.

Ciertamente la ingeniería es fundamento de los conocimientos y creación de nuevas herramientas tecnológicas, que en general auspicia que la humanidad genere conciencia y busque nuevas tendencias para la realización de cosas sin afectar el medio ambiente, de esta forma la ingeniería ha sido una herramienta muy útil y una actividad donde se emplean sistemas tecnológicos en base al beneficio de la sociedad, por lo general la ingeniería no es tratada como una ciencia sino la práctica, capacidad y evidencia de conocimientos quien la ejerce. (M., 2004).

De acuerdo con diversas investigaciones, esta ciencia representa un avance en diferentes ámbitos como la medicina, arquitectura, ingeniería, entre otros. “Como las principales oportunidades están en el sector médico porque poco a poco más doctores y cirujanos han ido implementando la tecnología para planeación quirúrgica” (Revista Dinero, 2018)   Por tal motivo es importante diseñar dicho artefacto en el ámbito académico universitario con el fin de brindar alternativas que contribuyan al aprendizaje de los estudiantes y así mismo aportar en el desarrollo del país respecto a este campo. Ahora en las universidades como la Fundación Universitaria Cafam se orientan unidades de aprendizaje de electrónica, programación y antenas a los estudiantes de ingeniería en telemática y a estudiantes de ingeniería industrial se le dan asignaturas como Materiales, procesos industriales entre otras en donde se requiere una impresora para fabricar piezas en 3D.

Como expectativa se busca que la universidad Cafam como centro de formación profesional fomente para sus estudiantes un espacio donde se pueda aprender con ayuda de una máquina como estas, diseñar estos prototipos por el cual hay escasos conocimientos en la universidad acerca de la implementación de máquinas de impresión 3D. La creación de este proyecto pretende mantener una interacción entre las carreras de Ingeniería. El prototipo estará destinado a ser una base del conocimiento que poseerá la universidad para que aquellos estudiantes que pretendan continuar el crecimiento de este posean una herramienta adicional.

1. MARCO TEÓRICO.

Para llevar a cabo este proyecto se tuvieron en cuenta investigaciones en base al ensamblaje para un prototipo de impresora 3D. Donde hacen uso de una placa de circuito ya configurada para éste fin, la cual tiene una programación que permite la ejecución de los ejes y de la extrusión que conforma dicha estructura. A la par de las investigaciones se realizaron pruebas, mediante el cual se siguieron procesos necesarios al momento de efectuar si los motores paso a paso funcionan de forma adecuada y los motores que se usaron son NEMA 17. Una de las pruebas  fue probar un microcontrolador programable en los ejes X y Y para posteriormente probarla con el eje Z.

Básicamente el trabajo fue el desarrollo y programación por medio de los PI.

1. Control Interno deL pic.

El PIC escogido, según las características necesarias que se explicarán más adelante, es el PIC16F88, con este PIC hay 16 I/O pines de entrada y salida, se puede observar la figura 1 con la función de cada uno de ellos, que se pueden configurar pin a pin y algunos pines se multiplexan con otras funciones del dispositivo. Las funciones incluyen (Microchip, 2013):

• Un interruptor externo,
• Cambio en la interrupción de PORTB,
•  Entrada de reloj Timer0,
• Temporizador de baja potencia (timer1) reloj / oscilador (Clock/Oscillator),
• Capture/Compare/PWM,
• Convertidor A / D de 10 bits y 7 canales,
• SPI/I2C™
• Dos comparadores análogos
• MCLR (RA5) Puede ser configurado como una entrada.

[pic 1]

Figura 1. Estructura del PIC16F88 (Microchip, 2013)

Este PIC da una o más opciones de control con la cantidad de pines de entrada y salida que tiene. De esta manera se puede conectar los motores a los pines de entradas, al tener 16 pines en total da una cantidad adecuada. Y el precio de un solo PIC es más económico que el dispositivo lógico programable Arduino que se necesita para la máquina, el precio del primero oscila entre los 8 mil y 9 mil pesos colombianos mientras que el Arduino mega2560, el más usado y económico, el precio se encuentra entre 38 mil COP y 150 mil COP.  Para la codificación se facilita el desarrollo, ya que el programa con el que se programa ya se ha implementado en algunas clases durante la universidad. Y por último para poder quemar el PIC con el código del firmware tiene la facilidad de hacerlo vía USB. Por otra parte, se explica el circuito Arduino, el cual se integró en el artefacto, para dar lugar al control del funcionamiento.

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