RepRap

RepRap (una contracción de replicating rapid prototyper ) es un proyecto para desarrollar impresoras 3D de bajo costo que pueden 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 vislumbraron la posibilidad de unidades RepRap económicas, lo que permitiría la fabricación de productos complejos sin necesidad de una infraestructura industrial extensa. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Su intención era que la RepRap demostrara una evolución en este proceso, así como que su número aumentara exponencialmente. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Un estudio preliminar afirmó que el uso de RepRap 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 está compuesto por 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 , Inglaterra. La financiación provino del Consejo de Investigación de 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" hizo al menos una instancia de más de la mitad de sus piezas prototipadas rápidamente. El 14 de abril de 2008, RepRap hizo un artículo para el usuario final: una abrazadera para sujetar un iPod al tablero 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 prototipadas rápidamente ^{[ 9 ]} (que representan el 48% de todas las piezas, excluyendo los sujetadores). Un par de horas más tarde, la máquina "hija" había hecho su primera pieza: un tensor de correa de distribución.

En abril de 2009, se fabricaron placas de circuitos electrónicos automáticamente 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 Kartik M. Gada a la Innovación Humanitaria" por 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 versiones utilizaban OpenBeams , cables (normalmente de Dyneema o hilo de pescar Spectra) en lugar de correas, etc., lo que también representaba algunas de las últimas tendencias en RepRap.

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 cesaría sus operaciones el 15 de enero de 2016. La razón aducida fue la saturación del mercado de impresoras 3D de bajo coste y la imposibilidad de expandirse en dicho mercado. RepRapPro China continúa operando. ^{[ 12 ]}

Como el proyecto fue diseñado por Bowyer para fomentar la evolución, se han creado muchas variaciones. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Al ser un proyecto de código abierto , los diseñadores son libres de realizar modificaciones y sustituciones, pero deben permitir que otros reutilicen cualquiera de sus posibles mejoras.

Existen muchos diseños de impresoras RepRap, entre ellos:

• Prusa i3
• Impresora colgante
• RepRap Fisher
• RepRap Snappy
• RepRap Morgan
• RepRap Ormerod
• RepRap Darwin
• RepRap Mendel

RepRap fue concebido como un sistema de replicación completo, más que como un simple dispositivo. Para ello, el sistema incluye diseño asistido por ordenador (CAD) en forma de un sistema de modelado 3D y software y controladores de fabricación asistida por ordenador (CAM) que convierten los diseños de los usuarios de RepRap en un conjunto de instrucciones para que la impresora 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 3D por computadora a 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 el fresado y el manejo de fluidos. ^{[ 16 ]}

En la comunidad RepRap se prefieren los programas de modelado 3D gratuitos y de código abierto como Blender , OpenSCAD y FreeCAD , pero casi cualquier programa CAD o de modelado 3D se puede usar con RepRap, siempre que pueda generar archivos STL (Slic3r también admite archivos .obj y .amf ). Por lo tanto, los creadores de contenido utilizan cualquier herramienta con la que estén familiarizados, ya sean programas CAD comerciales como SolidWorks y Autodesk AutoCAD , Autodesk Inventor , Tinkercad o SketchUp, junto con software libre .

Las impresoras RepRap imprimen objetos de ABS , ácido poliláctico (PLA), nailon (posiblemente no todas las extrusoras puedan hacerlo), HDPE , TPE y termoplásticos similares .

Se han probado las propiedades mecánicas del PLA y el ABS impresos con RepRap y son equivalentes a las resistencias a la tracción de las piezas fabricadas con impresoras comerciales. ^{[ 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 forma, se han desarrollado métodos para imprimir materiales novedosos (como la cerámica). Además, se han diseñado y fabricado varios RecycleBots para convertir residuos plásticos, como envases de champú y botellas de leche, en filamento RepRap económico. ^{[ 18 ]} Hay indicios de que este enfoque de reciclaje distribuido es mejor para el medio ambiente ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} y puede ser útil para crear filamento de comercio justo . ^{[ 22 ]}

Además, se ha demostrado que la impresión 3D de productos en el punto de consumo también 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 generar voladizos enormes extruyendo capas delgadas del material de impresión principal como soporte (estas se eliminan mecánicamente después).

La impresión de componentes electrónicos es un objetivo principal del proyecto RepRap para poder imprimir sus propias placas de circuitos. Se han propuesto varios métodos:

• Metal de Wood o metal de Field : aleaciones metálicas de bajo punto de fusión que se utilizan para incorporar circuitos eléctricos a la pieza durante su proceso de fabricación.
• Polímeros rellenos de plata/carbono: se utilizan comúnmente para reparar placas de circuitos impresos y se está considerando su uso para pistas conductoras de electricidad. ^{[ 24 ]}
• Extrusión directa de soldadura ^{[ 25 ]}
• Cables conductores: se pueden insertar en una pieza desde una bobina durante el proceso de impresión.

Utilizando una soldadora MIG como cabezal de impresión, se puede usar una plataforma 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 con la tecnología de impresión 3D de RepRap y, por lo tanto, deben producirse de forma independiente. El plan es alcanzar una replicación del 100% a lo largo de 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 incluir cableado de conexión , placas de circuito impreso y posiblemente motores en los productos RepRap. Las variaciones en la naturaleza de los medios conductores de electricidad extruidos podrían producir componentes eléctricos con diferentes funciones a partir de pistas conductoras puras, de forma similar al proceso de circuitos pulverizados 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 consiste en utilizar enlaces de Sarrus replicados para reemplazarlos. ^{[ 30 ]}

El "equipo principal" del proyecto ^{[ 31 ]} ha incluido:

• Adrian Bowyer , ex profesor titular del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Bath.
• Ed Sells, Doctorado de la Universidad de Bath "Impresión 3D: Hacia una máquina de prototipado rápido autorreplicante" ^{[ 32 ]}
• Vik Olliver, el primer voluntario de RepRap, fue el primero en sugerir el uso de PLA como material de impresión ^{[ 33 ].}
• Michael S. Hart (fallecido en 2011), creador del Proyecto Gutenberg , Illinois

El objetivo declarado del proyecto RepRap es producir un dispositivo autorreplicante puro, no por sí mismo, sino para poner en manos de personas en cualquier parte del planeta, con una inversión mínima de capital, un sistema de fabricación de escritorio que les permita fabricar muchos de los objetos utilizados 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 suficientemente versátiles como para permitir su uso en la creación de un constructor universal de von Neumann ". ^{[ 34 ]}

Según algunos investigadores, la tecnología RepRap tiene un gran potencial en aplicaciones educativas. ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]} Los RepRaps ya se han utilizado para una plataforma de robótica móvil educativa. ^{[ 38 ]} Algunos autores han afirmado que los RepRaps ofrecen una "revolución" sin precedentes en la educación STEM . ^{[ 39 ]} La evidencia proviene tanto del bajo costo del prototipado rápido por parte de los estudiantes como de la fabricación de equipos científicos de bajo costo y alta calidad a partir de diseños de hardware abierto que forman laboratorios de código abierto . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

• procesos de impresión 3D
• Tecnología disruptiva
• Fab lab
• Fab@Home
• Hardware de código abierto (OSH, OSHW)
• Recyclebot
• Máquina autorreplicante
• Voron 2.4 (2020), una impresora CoreXY descrita como un resurgimiento del proyecto RepRap.

• Sitio web oficial
• Vídeo de una charla de Adrian Bowyer en RepRap.