RepRap (una contracción de replicating rapid prototipor ) es un proyecto para desarrollar impresoras 3D de bajo coste 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 GNU . [1]
Debido a la capacidad de estas máquinas para fabricar algunas de sus propias piezas, los autores imaginaron la posibilidad de unidades RepRap económicas, que permitieran la fabricación de productos complejos sin la necesidad de una extensa infraestructura industrial. [2] [3] [4] Tenían la intención de que RepRap demostrara la evolución en este proceso, así como que aumentara en número exponencialmente. [5] [6] Un estudio preliminar afirmó que el uso de RepRaps para imprimir productos comunes genera ahorros económicos. [7]
El proyecto RepRap comenzó en Inglaterra en 2005 como una iniciativa de la Universidad de Bath , pero ahora cuenta con cientos de colaboradores en 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 al suyo, que luego fue sustituida por la pieza original creada por una impresora 3D comercial. El 9 de febrero de 2008, RepRap 1.0 "Darwin" creó al menos una instancia de más de la mitad de sus piezas de prototipo rápido. El 14 de abril de 2008, RepRap fabricó un artículo para el usuario final: una abrazadera para sujetar un iPod al tablero de un automóvil Ford Fiesta . Hasta septiembre de ese año se habían producido al menos 100 ejemplares en varios países. [8] El 29 de mayo de 2008, Darwin logró la autorreplicación al hacer una copia completa de todas sus piezas de prototipo rápido [9] (que representan el 48% de todas las piezas, excluyendo los sujetadores). Un par de horas más tarde, la máquina "niño" había fabricado su primera pieza: un tensor de correa de distribución.
En abril de 2009, se produjeron placas de circuitos electrónicos automáticamente con un RepRap, utilizando un sistema de control automatizado y un sistema de cabezal intercambiable capaz de imprimir tanto plástico como soldadura conductora. El 2 de octubre de 2009, el diseño de segunda generación, llamado Mendel, imprimió su primera parte. La forma de Mendel se parece más a un prisma triangular que a un cubo. Mendel se completó en octubre de 2009. El 27 de enero de 2010, el Foresight Institute anunció el "Premio Kartik M. Gada a la Innovación Humanitaria" por el diseño y construcción de un RepRap mejorado. [10]
El 31 de agosto de 2010, el diseño de tercera generación recibió el nombre de Huxley. Se trataba de 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 versiones utilizaron OpenBeams, cables (normalmente líneas de pesca Dyneema o Spectra) en lugar de cinturones, etc., que también representaron algunas de las últimas tendencias en RepRaps. [ cita necesaria ]
A principios de enero de 2016, RepRapPro (abreviatura de "RepRap Professional" y una rama comercial del proyecto RepRap en el Reino Unido) anunció que dejaría de operar el 15 de enero de 2016. El motivo aducido fue la congestión del mercado de productos 3D de bajo coste. impresoras y la incapacidad de expandirse en ese mercado. RepRapPro China continúa operando. [12]
Como el proyecto fue diseñado por Bowyer para fomentar la evolución, se han creado muchas variaciones. [13] [14] Como proyecto de código abierto , los diseñadores son libres de realizar modificaciones y sustituciones, pero deben permitir que cualquiera de sus posibles mejoras sea reutilizada por otros.
Hay muchos diseños de impresoras RepRap que incluyen:
RepRap fue concebido como un sistema de replicación completo y no simplemente como una pieza de hardware. Para este fin, el sistema incluye diseño asistido por computadora (CAD) en forma de un sistema de modelado 3D y software y controladores de fabricación asistida por computadora (CAM) 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. El primero, llamado "RepRap Host", fue escrito en Java por el desarrollador principal de RepRap, Adrian Bowyer. El segundo, "Skeinforge", [15] fue escrito por Enrique Pérez. Ambos son sistemas completos para traducir modelos informáticos 3D al código G , el lenguaje de máquina que controla la impresora.
Posteriormente se crearon otros programas como slic3r y Cura . Recientemente, se creó el firmware Franklin para permitir que las impresoras RepRap se utilicen para otros fines, como fresado y manipulación de fluidos. [dieciséis]
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 CAD o 3D se puede utilizar con RepRap, siempre que pueda producir archivos STL (también slic3r). admite archivos .obj y .amf ). Así, los creadores de contenidos 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 todas las extrusoras puedan hacerlo), HDPE , TPE y termoplásticos similares .
Las propiedades mecánicas del PLA y ABS impresos con RepRap han sido probadas y son equivalentes a las resistencias a la tracción de piezas fabricadas por 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 la cerámica). Además, se han diseñado y fabricado varios RecycleBots para convertir residuos de plástico, como envases de champú y jarras de leche, en filamentos RepRap económicos. [18] Existe cierta evidencia 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 los productos de impresión 3D en el punto de consumo son mejores 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 salientes masivos extruyendo finas capas del medio de impresión primario como soporte (que luego se eliminan mecánicamente).
La impresión de productos electrónicos es un objetivo importante del proyecto RepRap para poder imprimir sus propias placas de circuito. Se han propuesto varios métodos:
Usando un soldador MIG como cabezal de impresión, se puede usar una etapa RepRap deltabot 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 pronto de forma autónoma muchos de sus propios componentes mecánicos 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 que 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 eléctricamente conductores en el producto. Esto permitiría la inclusión de cableado conector , placas de circuito impreso y posiblemente motores en los productos RepRapped. Las variaciones en la naturaleza de los medios eléctricamente conductores extruidos podrían producir componentes eléctricos con funciones diferentes a las de las trazas conductoras puras, similar al proceso de circuito rociado de la década de 1940, Equipo de fabricación de circuitos electrónicos (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 puramente autorreplicante, no por sí mismo, sino más bien para poner en manos de individuos en cualquier parte del planeta, con un desembolso mínimo de capital, un sistema de fabricación de escritorio que permitiría al individuo fabricar muchos de los artefactos utilizados en la vida cotidiana. [5] Desde un punto de vista teórico, el proyecto pretende demostrar la hipótesis de que " las tecnologías de creación rápida de prototipos y de escritura directa son lo suficientemente versátiles como para permitir su uso para realizar un constructor universal von Neumann ". [34]
Según algunos académicos, la tecnología RepRap tiene un gran potencial en aplicaciones educativas. [35] [36] [37] RepRaps ya se ha utilizado para una plataforma de robótica móvil educativa. [38] Algunos autores han afirmado que RepRaps ofrece 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 abiertos que forman laboratorios de código abierto . [3] [4]
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