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En esta entrada vamos a explicar en profundidad el sistema Double Drive Gear, incorporado en el nuevo extrusor de BQ que te presentamos en este post. Sigue leyendo y descubre por qué este sistema contribuye a que se puedan utilizar filamentos más flexibles que con otros extrusores. ¡Prepara el Filaflex!

¿Qué es el sistema Double Drive Gear?

El Double Drive Gear es un sistema que ejerce una mayor fuerza de tracción sobre el filamento en comparación con otros sistemas de extrusores anteriores, como el HeatCore Unibody. Como se puede observar en la imagen, el sistema DDG está formado por dos pares de ruedas con dos diámetros diferentes. drive gear 1
doble drive gear extrusor Una de las ruedas de mayor diámetro está conectada al motor y, al engranar con la otra de su mismo diámetro, le transmite el par del motor. Las ruedas de menor diámetro son solidarias con las otras dos, de manera que reciben el movimiento y, al girar, hacen la función de traccionar el filamento que pasa entre ellas.

¿Por qué este sistema es mejor que el de HeatCore Unibody?

El HeatCore Unibody es la versión anterior de extrusor de diseño propio de BQ. Este extrusor, en lugar de llevar el sistema DDG, está formado por un solo drive gear y un rodamiento.

heat core unibody

Como se puede observar, un muelle presiona el brazo largo de la palanca en el eje Y, de forma perpendicular al brazo. La palanca se mueve en su eje de giro, transmitiendo mediante su brazo corto la fuerza al rodamiento. Esta fuerza de salida de la palanca es perpendicular al brazo corto.

Así, el rodamiento es empujado contra el filamento por medio de la palanca, con el fin de mantener el filamento presionado contra la polea, y que ésta pueda moverlo, traccionándolo hacia abajo (sentido negativo del eje Y).

Los puntos que han sido definidos son:

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  1. Punto de presión del muelle sobre la placa
  2. Brazo largo de la palanca
  3. Eje de giro de la palanca
  4. Brazo corto de la palanca
  5. Punto de presión del rodamiento sobre el filamento

Por lo tanto, el rodamiento mantiene el filamento presionado contra el drive gear y el drive gear tracciona el filamento hacia abajo.

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El DDG es más eficiente que el HeatCore Unibody por varias razones.
En el HeatCore Unibody encontramos que:

  • Hay una componente de la fuerza del rodamiento que frena la tracción. Se trata de la fuerza tangencial que será explicada a continuación.

  • La tracción total depende de la componente normal de la fuerza del rodamiento.

  • Al tener un solo drive gear, la fuerza de tracción ejercida es menor.

Por ello, se piensa en eliminar el rodamiento más palanca del HeatCore Unibody y sustituirlo por otro drive gear, formando el Double Drive Gear, en el que las dos poleas traccionan el filamento. Así se consigue que el extrusor funcione mejor y ayuda a que se puedan utilizar filamentos más flexibles, como el FilaFlex.

Mira y compara

¿Cómo están distribuidas las fuerzas en los sistemas?

Observa primero los perfiles de ambos sistemas:

Sistema polea + rodamiento con palanca Sistema Double Drive Gear – dos poleas

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…y ahora vemos cómo afectan en ellos las fuerzas implicadas.

Distribución de fuerzas en el HeatCore Unibody

En función del diseño del sistema, se puede observar la distribución de fuerzas resultante. Sabiendo que el rodamiento y la polea han de ser tangentes al filamento, y que sus centros deben estar en la misma horizontal:

heat core unibody

Fr2 = fuerza rodamiento
Fp1 = fuerza polea
Fn1,2 = fuerzas normales
Ft1,2 = fuerzas tangenciales
1. Drive gear
2. Rodamiento

En el sistema de fuerzas del HeatCore Unibody ocurre:

  • La fuerza de tracción de la polea (Fp1) se descompone en una fuerza normal (Fn1) y otra tangencial (Ft1), en sentido de extrusión del filamento
  • La fuerza de entrada del rodamiento (Fr2) se descompone en una fuerza normal (Fn2) y otra tangencial (Ft2), en sentido contrario de extrusión del filamento
  • Cuanto mayor sea Fn2, mayor será la tracción. Esto se debe a que Fn2 empuja el filamento contra el drive gear
  • La fuerza tangencial del rodamiento (Ft2), al llevar sentido contrario al de extrusión, frena el filamento. Por ello esta componente debe ser lo más pequeña posible
  • La fuerza tangencial de la polea (Ft1) es la que tira del filamento hacia abajo. Debe ser lo mayor posible
  • La diferencia entre Ft1 y Ft2 me da la fuerza total con la que tiro del filamento:

FTOTAL = Ft1 – Ft2

Distribución de fuerzas en el Double Drive Gear

Nos fijamos en el DDG. Cada polea será tangente a su lado de filamento, y además sus centros han de estar sobre la misma horizontal, para que el filamento no se doble al aplicar las fuerzas. La distribución es la siguiente:

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Fp1 = fuerza polea 1
Fp2 = fuerza polea 2
Fn1,2 = fuerzas normales
Ft1,2 = fuerzas tangenciales

1. Drive gear diámetro pequeño izquierdo
2. Drive gear diámetro pequeño derecho
3. Drive gear diámetro grande conductor
4. Drive gear diámetro grande conducido

En el sistema de fuerzas del DDG ocurre:

  • La fuerza de tracción de la polea 1 (Fp1) se descompone en una fuerza normal (Fn1) y otra tangencial (Ft1), en sentido de extrusión del filamento
  • La fuerza de tracción de la polea 2 (Fp2) se descompone en una fuerza normal (Fn2) y otra tangencial (Ft2), en sentido de extrusión del filamento
  • La fuerza Fn1, se anula con Fn2 porque tienen mismo módulo y dirección pero sentido contrario
  • Las fuerzas Ft1 y Ft1 tienen mismo módulo y sentido, tiran del filamento hacia abajo. Cuanto mayores sean estas fuerzas, mayor tracción conseguiré
  • La suma entre Ft1 y Ft2 me da la fuerza total con la que tiro del filamento:

FTOTAL = Ft1 + Ft2

Entonces…

Llegados a este punto, es importante recordar las características de ambos, pues influyen directamente en que, para la misma intensidad en el driver, el valor de la fuerza total del DDG sea mayor. Vamos a estudiar la repercusión de estas características en la fuerza de tracción total de cada extrusor.

Extrusor HeatCore Unibody:

  • La componente tangencial del rodamiento frena la tracción.
    FTOTAL = Ft1Ft2 → la FTOTAL disminuye.

    Además, va restando en la ecuación de la fuerza total, por lo que cuanto más grande sea esta componente, menor será la fuerza de tracción total.

  • La tracción total depende de la componente normal de la fuerza del rodamiento, ya que es la responsable de mantener el filamento presionado contra la polea. Si no hay suficiente presión del filamento contra la polea, polea no podrá traccionar bien el filamento y la fuerza tangencial de la polea se verá disminuida.
    FTOTAL = Ft1 – Ft2 . Entonces si Ft1 disminuye → FTOTAL disminuye.

Extrusor DDG:

  • En este caso tengo dos poleas que me ejercen tracción. Como las poleas de diámetro grande engranan entre sí, y son solidarias a las que traccionan el filamento, se consigue un equilibrio en el que las dos poleas traccionan el cable con la misma fuerza.
    Por acción-reacción el torque del motor es transmitido de una rueda a la otra: T1 = T2
    Como las ruedas que traccionan el plástico tienen el mismo diámetro: r1 = r2
    Sabiendo que el valor de la fuerza de tracción cumple que: Ft = Torque / r , entonces:
    Ft1 = Torque / r1
    Ft2 = Torque / r2
    Como tienen el mismo torque y el mismo diámetro: Ft1 = Ft2. Por lo que: FTOTAL = Ft1 + Ft2 = 2Ft

  • Cada rueda de diámetro grande va solidaria con una de diámetro pequeño. Con este sistema conseguimos aumentar la fuerza de tracción obtenida para el mismo torque del motor, puesto que:
    Ft = Torque / r

    Si me fijo en la fórmula, cuanto más pequeño sea el radio, más aumenta la fuerza. El diámetro de la rueda que tracciona el filamento es más pequeño que el que engrana → FTOTAL aumenta.

  • La tracción del filamento se realiza simultáneamente por los dos lados, lo que facilita enormemente el movimiento de éste, respecto del sistema HeatCore Unibody que tracciona solo por un lado.

En resumen: Como hemos visto, las características del HeatCore Unibody hacen que se disminuya la fuerza total por pérdidas, mientras que las mejoras del DDG la hacen aumentar. Podemos decir que utilizando la misma corriente y el mismo motor en los dos extrusores, la fuerza resultante con la que traccionamos el filamento será mayor en el sistema Double Drive Gear, porque elimina las pérdidas que tiene el HeatCore Unibody.


¡Ya conoces a la perfección el Sistema Double Drive Gear! En el siguiente post comprobaremos experimentalmente el valor de la fuerza de tracción que se consigue para diferentes filamentos y lo compararemos con el del extrusor HeatCore Unibody. Además te explicaremos paso a paso como calcularlo en tu Witbox. Si quieres descubrirlo, ¡mantente atento a la siguiente publicación!

4 comentarios

  1. No creo que el sistema que propones sea mejor que el clásico, es demasiado rígido; aunque tu análisis de componentes de fuerzas es correcto, aunque incompleto. En ningún lado están calculadas las pérdidas por transmisión de fuerzas en los engranajes, ni las resultantes por la compresión del material a variación de diámetros.

    Tu sistema no tiene tolerancia a las variaciones de diámetro del hilo, y no digamos ya con materiales plásticos que no sean comprimibles. Una variación a menor diámetro desemboca en una falta de tracción directa, y una variación a mayor diámetro, a sobreesfuerzos mecánicos y desgastes prematuros, con más juegos. En el modelo clásico no ocurre ésto.

    Espero que te valga el comentario a nivel constructivo, pues las consecuencias de dicho modelo las sufrirán los usuarios, ya me entiendes. Saludos.

  2. Alberto

    Hola,

    Gracias por tus comentarios. Efectivamente es un modelo simplificado donde consideramos aquellas fuerzas que entendemos que son las más significativas, aunque sin duda un modelo más completo puede dar un resultado más preciso.

    Respecto a lo que indicas del auto-ajuste al diámetro variable del filamente te recomendamos la lectura de esta entrada, donde se explica el mecanismo: http://diwo.bq.com/muelle-con-ajuste-de-traccion-extrusor-bq/
    Con respecto a los resultados experimentales te recomendamos la lectura de este post en el que se comparan ambos sistemas: http://diwo.bq.com/sistema-double-drive-gear-descubre-y-calcula-la-fuerza-de-traccion-en-tu-witbox/

    Una vez más, gracias por tu interés y tu comentario.

  3. estoy intentado hacer una impresora 3D cuesl es el sistema mas adecuado para el extrusor el directo,Bowden

    1. Enrique Heredia

      Hola Liborio,
      Depende de que tipo de impresora quieras montar, tanto en configuración como en tamaño. El extrusor tipo Bowden tiene la ventaja de reducir el peso en el carro, lo que a su vez reduce la inercia así como vibraciones. En este tipo de extrusores hay que tener más cuidado con la retracción así que por lo general son más complejos de calibrar. Si eno tienes experiencia con impresoras te recomendamos el extrusor directo ya que presenta menos complicaciones (a cambio de un mayor peso).
      Espero que te sea de ayuda,
      Un saludo

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