Impressora 3D Hypercube

Resumo

Este projeto objetiva a construção de uma impressora 3D de fonte aberta de baixo custo que tem a capacidade de construir grande parte das peças de plástico que a constituem. Assim sendo, a partir do momento que se constrói a primeira impressora, a segunda será construída pela primeira, a um preço mais econômico.

O projeto é de grande relevância para o IFPR, pois permite a aquisição de know how crítico no que respeita à construção e funcionamento de uma impressora 3D que se consegue autorreplicar.

O modelo de referência da nossa impressora será o Prusa i3, da iniciativa RepMat. As instruções de montagem e funcionamento, estão disponíveis gratuitamente na internet. As peças necessárias para a montagem são de plástico, alumínio e aço, podendo 70% da máquina ser impressa em uma impressora 3D.

Objetivamos com este projeto demostrar a possibilidade de construir uma tecnologia de ponta a baixo custo, diminuindo a barreira de acesso a este tipo de tecnologias por potenciais criadores e empreendedores.

Escolhemos esta tecnologia por ter um potencial de transformação econômica e social alto. Pretendemos posteriormente abrir ao público tanto o conhecimento adquirido com este projeto, através de um wiki, como o acesso as máquinas que forem construídas, de forma a estimular o potencial criativo e de livre-empreendedorismo das comunidades da nossa região.

Desenvolvimento

Introdução

O projeto da impressora 3D aqui apresentado é inspirado no trabalho original de Marcin Jakubowsky denominado, em inglês, Open Source Ecology1 [1]., que traduzimos como “Ecologia de Fonte Aberta”. A Ecologia de Fonte aberta se baseia na ideia que a economia de fonte aberta é o caminho para o desenvolvimento da humanidade em harmonia com os sistemas naturais de suporte da vida. A economia de fonte aberta é uma economia que optimiza tanto a produção como a distribuição de bens, ao mesmo tempo que incentiva a regeneração ecológica e promove a justiça social. Neste paradigma econômico, toda a informação econômica relevante está livremente acessível através da internet, o que permite o desenvolvimento econômico aberto, resultando no aumento da diversidade de produção de bens e serviços a nível local e em uma convergência rápida para as melhores práticas a nível do design e dos processos de produção do produto.

Contextualização

A impressora 3D é uma entre um grupo de 50 tecnologias pensadas como sendo essenciais para a construção de uma civilização sustentável com os confortos modernos. Este conjunto de máquinas é denominado conjunto de construção para uma ecovila global (em inglês – GVCS – Global Village Construction Set [2]).

As 50 máquinas estão agrupadas em categorias funcionais como Habitat, Agricultura, Indústria, Energia, Materiais e Transporte. Neste projeto abordaremos apenas a categoria Indústria, na qual está incluída a impressora 3D.

As principais características deste grupo de tecnologias, na qual a impressora 3D está incluída, podem ser enumeradas a partir dos seguintes pontos:

• Fonte Aberta. Todos os designs, esquemáticos, vídeos instrucionais, orçamentos, e manuais são publicados livremente em um wiki, constituindo um repositório informacional de fonte aberta, baseada na livre partilha de conhecimento entre todos os colaboradores.
• Baixo custo. O custo de fabricação destas máquinas é, em média, 8 vezes mais barato que a compra do produto a partir de um fabricante industrial [3]. Esta estimativa inclui o custo de mão de obra de cada máquina em fonte aberta.

Modular. Os motores, partes, acessórios e fontes de energia são intercambiáveis. Assim, diferentes unidades podem ser agrupadas em conjunto de forma a diversificar a funcionalidade que é possível atingir a partir de um pequeno grupo de unidades. Amiga do utilizador. O design de cada máquina é feito de forma a ser simples de montar e desmontar, permitindo ao seu utilizador fazer todos os trabalhos de manutenção e upgrade de forma simples, sem depender de mão de obra qualificada e/ou “da marca”. DIY. (do it yourself - faça você mesmo). O utilizador ganha controlo sobre o design, produção e modificação do conjunto de máquinas disponíveis no GVCS.

• Manufatura em ciclo fechado. Os metais são um componente essencial de uma civilização avançada. Esta plataforma permite a reciclagem de metal de forma a produzir novas tecnologias, promovendo assim uma produção em ciclo fechado.
• Alta performance. Os padrões de desempenho devem, no mínimo, atingir os padrões da indústria convencional.

Fabricação flexível. O uso flexível de maquinaria não especializada, numa escala de produção apropriada pode ser mais viável e produtiva que a produção centralizada altamente especializada.

• Economia distributiva. É encorajado a replicação de empreendimentos que derivem desta plataforma como uma via para o verdadeiro livre-empreendedorismo.
• Eficiência industrial. De forma a providenciar uma alternativa viável para um estilo de vida resiliente, esta plataforma precisa igualar ou exceder os padrões de produtividade da indústria convencional.

Modelo em fonte aberta

O modelo da impressora 3D escolhido para construção se baseia no modelo Prusa i3 [4], da inciativa RepRap [5]. A RepRap, acrónimo de self Replicating Rapid Machine, foi inventada por Adrian Bowyer em 2004 para definir uma máquina que se se possa auto-replicar, a um baixo custo. O percentual de replicação é de 70%, sendo que os restantes 30% são componentes baratos e fáceis de se obter no mercado. Escolhemos este modelo, em primeiro lugar, por o seu processo de fabricação e software ser disponibilizado gratuitamente em fonte aberta e também por ter uma excelente relação qualidade preço (~ 2 500 Reais em peças), ficando a sua construção várias vezes mais barata que uma impressora 3D comercial2.