RepRap (una contracción de replicating rapid proplotter ) es un proyecto para desarrollar impresoras 3D de bajo costo que puedan imprimir la mayoría de sus propios componentes. Como diseños abiertos , todos los diseños producidos por el proyecto se publican bajo una licencia de software libre , la Licencia Pública General de GNU . [1]
Debido a la capacidad de estas máquinas para fabricar algunas de sus propias piezas, los autores imaginaron la posibilidad de contar con unidades RepRap baratas, que permitieran la fabricación de productos complejos sin la necesidad de una infraestructura industrial extensa. [2] [3] [4] Su intención era que las RepRap demostraran una evolución en este proceso, así como que su número aumentara exponencialmente. [5] [6] Un estudio preliminar afirmó que el uso de RepRaps para imprimir productos comunes da como resultado ahorros económicos. [7]
El proyecto RepRap comenzó en Inglaterra en 2005 como una iniciativa de la Universidad de Bath , pero ahora está formado por cientos de colaboradores de todo el mundo. [5]
RepRap fue fundada en 2005 por Adrian Bowyer , profesor titular de ingeniería mecánica en la Universidad de Bath, en Inglaterra. La financiación se obtuvo del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas .
El 13 de septiembre de 2006, el prototipo RepRap 0.2 imprimió la primera pieza idéntica a la suya, que luego fue sustituida por la pieza original creada por una impresora 3D comercial. El 9 de febrero de 2008, RepRap 1.0 "Darwin" fabricó al menos una instancia de más de la mitad de sus piezas de prototipado rápido. El 14 de abril de 2008, RepRap fabricó un artículo para el usuario final: una abrazadera para sujetar un iPod al tablero de instrumentos de un automóvil Ford Fiesta . Para septiembre de ese año, se habían producido al menos 100 copias en varios países. [8] El 29 de mayo de 2008, Darwin logró la autorreplicación al hacer una copia completa de todas sus piezas de prototipado rápido [9] (que representan el 48% de todas las piezas, excluyendo los sujetadores). Un par de horas más tarde, la máquina "niña" había fabricado su primera pieza: un tensor de correa de distribución.
En abril de 2009, se fabricaron automáticamente placas de circuitos electrónicos con una RepRap, utilizando un sistema de control automatizado y un sistema de cabezales intercambiables capaz de imprimir tanto plástico como soldadura conductora. El 2 de octubre de 2009, el diseño de segunda generación, llamado Mendel, imprimió su primera pieza. La forma de Mendel se asemeja a un prisma triangular en lugar de un cubo. Mendel se completó en octubre de 2009. El 27 de enero de 2010, el Foresight Institute anunció el "Premio a la Innovación Humanitaria Kartik M. Gada" para el diseño y la construcción de una RepRap mejorada. [10]
El 31 de agosto de 2010, el diseño de tercera generación recibió el nombre de Huxley. Era una miniatura de Mendel, con un 30% del volumen de impresión original. En dos años, la construcción y el uso de RepRap y RepStrap se generalizaron en las comunidades de tecnología, dispositivos e ingeniería. [11]
En 2012, el primer diseño exitoso de Delta, Rostock, tenía un diseño radicalmente diferente. Las últimas iteraciones usaban OpenBeams, cables (normalmente líneas de pesca Dyneema o Spectra) en lugar de correas, etc., que también representaban algunas de las últimas tendencias en RepRaps. [ cita requerida ]
A principios de enero de 2016, RepRapPro (abreviatura de "RepRap Professional" y una de las ramas comerciales del proyecto RepRap en el Reino Unido) anunció que dejaría de operar el 15 de enero de 2016. La razón esgrimida fue la congestión del mercado de impresoras 3D de bajo coste y la incapacidad de expandirse en ese mercado. RepRapPro China sigue operando. [12]
Como el proyecto fue diseñado por Bowyer para fomentar la evolución, se han creado muchas variaciones. [13] [14] Como es un proyecto de código abierto , los diseñadores son libres de hacer modificaciones y sustituciones, pero deben permitir que cualquiera de sus mejoras potenciales sea reutilizada por otros.
Hay muchos diseños de impresoras RepRap, incluidos:
RepRap fue concebido como un sistema de réplica completo, no como un simple elemento de hardware. Para ello, el sistema incluye diseño asistido por ordenador (CAD) en forma de un sistema de modelado 3D y software de fabricación asistida por ordenador (CAM) y controladores que convierten los diseños de los usuarios de RepRap en un conjunto de instrucciones para que RepRap cree objetos físicos.
Inicialmente, se desarrollaron dos cadenas de herramientas CAM para RepRap. La primera, llamada "RepRap Host", fue escrita en Java por el desarrollador principal de RepRap, Adrian Bowyer. La segunda, "Skeinforge", [15] fue escrita por Enrique Pérez. Ambas son sistemas completos para traducir modelos informáticos 3D a código G , el lenguaje de máquina que da órdenes a la impresora.
Posteriormente se crearon otros programas como Slic3r y Cura . Recientemente se creó el firmware Franklin para permitir que las impresoras RepRap se puedan utilizar para otros fines, como el fresado y el manejo de fluidos. [16]
Los programas de modelado 3D gratuitos y de código abierto como Blender , OpenSCAD y FreeCAD son los preferidos en la comunidad RepRap, pero casi cualquier programa de modelado 3D o CAD se puede utilizar con RepRap, siempre que pueda producir archivos STL (Slic3r también admite archivos .obj y .amf ). Por lo tanto, los creadores de contenido hacen uso de cualquier herramienta con la que estén familiarizados, ya sean programas CAD comerciales, como SolidWorks y Autodesk AutoCAD , Autodesk Inventor , Tinkercad o SketchUp junto con el software libre .
RepRaps imprime objetos de ABS , ácido poliláctico (PLA), nailon (posiblemente no todos los extrusores puedan hacerlo), HDPE , TPE y termoplásticos similares .
Se han probado las propiedades mecánicas del PLA y ABS impresos con RepRap y son equivalentes a las resistencias a la tracción de las piezas fabricadas con impresoras patentadas. [17]
A diferencia de la mayoría de las máquinas comerciales, se anima a los usuarios de RepRap a experimentar con materiales y métodos, y a publicar sus resultados. De esta manera se han desarrollado métodos para imprimir materiales novedosos (como cerámica). Además, se han diseñado y fabricado varios RecycleBots para convertir residuos plásticos, como envases de champú y jarras de leche, en filamentos RepRap económicos. [18] Hay algunas pruebas de que utilizar este enfoque de reciclaje distribuido es mejor para el medio ambiente [19] [20] [21] y puede ser útil para crear " filamentos de comercio justo ". [22]
Además, también se ha demostrado que la impresión 3D de productos en el punto de consumo es mejor para el medio ambiente. [23]
El proyecto RepRap ha identificado el alcohol polivinílico (PVA) como un material de soporte potencialmente adecuado para complementar su proceso de impresión, aunque se pueden crear voladizos masivos extruyendo capas delgadas del medio de impresión primario como soporte (estas se eliminan mecánicamente después).
La impresión de componentes electrónicos es uno de los principales objetivos del proyecto RepRap, ya que permite imprimir sus propias placas de circuitos. Se han propuesto varios métodos:
Usando un soldador MIG como cabezal de impresión, se puede utilizar una etapa deltabot RepRap para imprimir metales como el acero . [26] [27]
El concepto RepRap también se puede aplicar a una fresadora [28] y a la soldadura láser . [29]
Aunque el objetivo del proyecto es que RepRap pueda construir de forma autónoma muchos de sus propios componentes mecánicos pronto utilizando recursos de nivel bastante bajo, varios componentes como sensores, motores paso a paso y microcontroladores aún no se pueden fabricar utilizando la tecnología de impresión 3D de RepRap y, por lo tanto, deben producirse de forma independiente. El plan es acercarse al 100% de replicación en una serie de versiones. Por ejemplo, desde el inicio del proyecto, el equipo de RepRap ha explorado una variedad de enfoques para integrar medios conductores de electricidad en el producto. Esto permitiría la inclusión de cableado conectivo , placas de circuitos impresos y posiblemente motores en productos RepRap. Las variaciones en la naturaleza de los medios conductores de electricidad extruidos podrían producir componentes eléctricos con diferentes funciones de las trazas conductoras puras, similar al proceso de circuito rociado de la década de 1940 Electronic Circuit Making Equipment (ECME), de John Sargrove . Un enfoque relacionado es la electrónica impresa . Otro componente no replicable son las varillas roscadas para movimientos lineales. Un área de investigación actual es el uso de enlaces Sarrus replicados para reemplazarlos. [30]
El “equipo central” del proyecto [31] ha incluido:
El objetivo declarado del proyecto RepRap es producir un dispositivo autorreplicante puro, no por su propio bien, sino más bien para poner en manos de individuos en cualquier lugar del planeta, con un desembolso mínimo de capital, un sistema de fabricación de escritorio que permitiría al individuo fabricar muchos de los artefactos que se utilizan en la vida cotidiana. [5] Desde un punto de vista teórico, el proyecto pretende demostrar la hipótesis de que " las tecnologías de prototipado rápido y escritura directa son lo suficientemente versátiles como para permitir que se las utilice para hacer un constructor universal de von Neumann ". [34]
Según algunos investigadores, la tecnología RepRap tiene un gran potencial en aplicaciones educativas. [35] [36] [37] Las RepRap ya se han utilizado para una plataforma de robótica móvil educativa. [38] Algunos autores han afirmado que las RepRap ofrecen una "revolución" sin precedentes en la educación STEM . [39] La evidencia proviene tanto del bajo costo de la creación rápida de prototipos por parte de los estudiantes como de la fabricación de equipos científicos de alta calidad y bajo costo a partir de diseños de hardware abierto que forman laboratorios de código abierto . [3] [4]
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