Máquina de flexión de alambre 3D arduino

En este tutorial te mostraré cómo construí una máquina de flexión de alambre 3D a base de Arduino. Este es en realidad un sistema mecatrónico típico porque involucra ingeniería mecánica, eléctrica e informática. Entonces, por lo tanto, creo que muchos estudiantes de ingeniería o cualquier persona nueva en los mecatrónicos encontraron este proyecto interesante.

Visión general

Aquí está el principio de funcionamiento de esta máquina de flexión de cables 3D. Entonces, primero, el cable pasa por una serie de rodillos o enderezadores. Usando un motor paso a paso, el cable se alimenta con precisión al mecanismo de flexión del cable que también utiliza un motor paso a paso, así como un servo pequeño para el proceso de flexión.

También hay otro motor paso a paso, llamado eje Z, que en realidad permite que la máquina cree formas tridimensionales. Por supuesto, el cerebro de la máquina es una placa Arduino que, junto con los otros componentes electrónicos, se une en una PCB diseñada a medida.

En cuanto al programa, hice pocas funciones personalizadas para hacer varias formas, como una estrella, un cubo y un soporte simple, así como un modo manual donde podemos hacer las formas de cable ingresando comandos a través del monitor en serie.

Modelo 3D de máquina 3D de diy

Como de costumbre, comencé haciendo el proyecto utilizando un software de modelado 3D. Puede descargar y el modelo 3D a continuación.

Para algunas de las piezas, como los engranajes, los bloques de almohada de los cojinetes y algunos acopladores de eje, utilicé una impresora 3D para hacerlas. Los archivos STL de estas piezas, que se utilizan para la impresión 3D, se pueden descargar de los archivos de arriba.

Mi nueva impresora 3D, Creality CR-10, hizo un gran trabajo e imprimió las piezas con gran calidad. Aquí hay un enlace a esta impresora 3D en caso de que desee verlo.

Construyendo la máquina de flexión de alambre

Continué preparando las otras partes, para las cuales utilicé MDF y madera contrachapada. Entonces, una vez que tomé todas las dimensiones del modelo 3D, usando una sierra circular, corté las piezas a tamaño. Usé tick MDF de 8 mm y madera contrachapada de tick de 18 mm. Una vez que los preparé, comencé con la asamblea. Primero hice la base con dos placas MDF y 4 columnas de madera contrachapada. Para asegurarlos, usé un pegamento de madera y algunos tornillos.

A continuación, en el panel superior, adjunté los bloques de almohada de cojinetes impresos en 3D con unos pernos y tuercas de 8 mm. Podemos notar aquí que agregué placas MDF de tick 3 mm entre la parte superior y los bloques de almohada para obtener la altura adecuada. Ahora en estos bloques podemos ajustar los rodamientos 6202.

Su diámetro exterior es de 35 mm y el diámetro interno es de 15 mm. Entonces, ahora, a través de estos rodamientos, necesitamos insertar un eje hueco de 15 mm para que el cable pueda pasar a través de él. Este eje es en realidad el eje Z, que permite que el mecanismo de flexión gire alrededor del cable y de esa manera haga formas tridimensionales. Utilicé un tubo de cobre para ese propósito y su longitud debe ser de alrededor de 30 cm.

Entre los dos rodamientos también inserté un engranaje impreso en 3D con un módulo de 1.5 y 30 dientes. El engranaje tiene ranuras de diseño personalizadas donde podemos insertar tuercas M3 y luego, usando pernos M3, podemos apretar el engranaje al eje.

A continuación, necesitamos instalar el motor paso a paso del eje Z. Para ese propósito, 3D imprimí un soporte de montaje personalizado. Así que aseguré el paso a paso al soporte con pernos M3, y luego inserté el engranaje de 18 dientes en el eje de los motores. Utilicé el mismo método para asegurar el engranaje al eje como se muestra anteriormente.

Luego, usando un taladro de 6 mm, hice dos agujeros en la parte superior en la que se asegurará el soporte de montaje. Podemos notar que el soporte en lugar de los agujeros tiene ranuras que permiten que los dos engranajes se emparejen correctamente.

Seguí adelante instalando el motor paso a paso para el mecanismo del alimentador. Este motor se montará directamente en la placa superior, por lo que perforé los agujeros apropiados. Luego, usando cuatro pernos, aseguré el paso a paso a la placa, y en caso de que se pregunte qué hacen esas tuercas aquí, en realidad actúan como tuercas de distancia porque los pernos que tenía eran más largos y no podían caber en las roscas de los motores.

Así que ahora en el eje de este paso a paso necesitamos insertar el alimentador. Para ese propósito, i 3D imprimí un acoplador de eje personalizado en el que inserté un tubo de cobre que en realidad será la superficie de contacto del alimentador.

Luego, en el lado opuesto del motor, inserté una palanca, en la que adjunté un rodamiento que presionará contra el alimentador. Para obtener suficiente agarre para que el alimentador pueda mover el cable, uniré un trozo de madera contrachapada con una nueces T, y luego con un perno podremos controlar el agarre del alimentador.

El siguiente paso es hacer el sistema de alisado de cables. Usando tres pernos M8, aseguré un pedazo de madera contrachapada que anteriormente perforaba según el modelo 3D. Ahora, encima, inserté los rodillos. Hice los rodillos de los rodamientos y los anillos exteriores ranurados impresos en 3D.

Tres rodillos van de este lado y dos rodillos en el otro lado. Para el otro lado, hice una ranura en la pieza de madera contrachapada para que los pernos permanezcan al ras con la pieza. Ahora, usando solo dos pernos, podemos emparejar el lado dos, y usando las tuercas podemos apretar los alisadores de manera adecuada.

Una vez terminado con este paso, agregué dos piezas más de madera contrachapada en la parte delantera y después de los alisadores que servirán como guías de alambre.

Ok, ahora podemos seguir haciendo el mecanismo de flexión de cable. Primero en un trozo de MDF necesitamos unir el motor de Bender. Antes de hacer eso, la pieza de MDF que había necesitado formar algo de forma, por lo que usando una sierra de mano, una sierra de afrontamiento y un rasp, fácilmente obtuve la forma deseada. Luego, usando una sierra de agujero de 38 mm, hice una abertura para el paso más grande que usaremos para la flexión, un motor paso a paso NEMA 23. También perforé algunos agujeros más pequeños necesarios para unir las otras partes.

Aseguré el NEMA 23 paso a paso con pernos y tuercas M4 y en su eje de salida conecté un engranaje con un módulo de 2.5 y 18 dientes. Este engranaje se combinará con un engranaje más grande de 30 dientes, que es un engranaje diseñado a medida con una placa integrada para montar un servo MG996R. Este servo moverá un mecanismo de estante y piñón, que en realidad es un pin que saldrá de la marcha y servirá para doblar el cable. Usando un epoxi de 5 minutos, aseguré un rodamiento sobre el engranaje y también agregué un trozo de tubo de cobre en la rejilla que será la superficie de contacto al doblar el cable.

Después de que el epoxi se secó, emparejé los dos engranajes asegurando el engranaje más grande en su lugar con un perno M8 y tuercas. Luego inserté el estante y el servo en colocado, y lo aseguré con los tornillos proporcionados en el paquete ServOS. Luego aseguré el engranaje del piñón sobre la bocina redonda del servo con dos pernos y tuercas M3.