Gravadora a laser de baixo custo

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Atualmente, os métodos de transferência de dados empregados podem ser feitos por programação direta no próprio comando da máquina, transferência de arquivos via DNC, transferência de arquivos via disquete e Comunicação ON-LINE via microcomputador.

2.2. Princípio de Funcionamento

O princípio de funcionamento das máquinas CNC ocorre em circuitos fechados, utilizando sensores de posição para controle da máquina, conforme esquema da figura 1.

O COMANDO recebe as informações através de entrada e transmite para o CONVERSOR. Este por sua vez converte os impulsos eletrônicos emitidos pelo comando em impulsos elétricos que acionam o motor principal da máquina. O TACÔMETRO é um instrumento de medição responsável pelo monitoramento dos valores de avanço e rotação dos eixos da máquina. Ele fornece informação para o conversor ou o servo drive da necessidade ou não de realimentação dos seus respectivos motores. Por sua vez, o SERVO DRIVE converte os sinais eletrônicos emitidos pelo comando da máquina em impulsos elétricos que acionam o servo motor em velocidade variável, responsável pelo movimento da mesa da máquina. Para tornos, o servo motor aciona os eixos de movimento da ferramenta. Por fim, o ENCODER controla a posição dos eixos. Para os eixos lineares, o ENCODER mede a posição linear e para os eixos de rotação, mede a posição angular. Ele também fornece os dados de posição dos eixos para o comando da máquina. Na composição eletrônica, definida como unidade de comando (UC), entram os dados da peça, que determinam as tarefas dos acionamentos, enquanto os sinais dos transdutores constituem os dados de controle dos elementos acionados.

2.3. Características da Máquina CNC

Algumas máquinas CNC têm características específicas, variando em função do tipo do processo produtivo, porém algumas características são comuns. A parte mecânica em todas elas é formada por conjuntos estáticos e dinâmicos precisos. As guias temperadas e de materiais especiais que possibilitam a diminuição do atrito e das folgas. As CNC’s também apresentam partes móveis, como por exemplo, ferramentas de torno e bicos extrusores de impressoras 3D. EAS CNC’s devem ainda possuir rigidez estática e dinâmica da máquina para assegurar precisão de posicionamento e aumentar a capacidade de remoção de material. São comuns entre os tipos de CNC também os componentes eletrônmecânicos, sistemas de controle de movimento e velocidade.

2. 4. Projeto de Construção de Gravadora a Laser CNC

O projeto de construção da máquina de Gravação a Laser CNC tem como finalidade permitir a construção de uma gravadora a laser em madeiras e plástico que possui baixo custo de, possuindo um Arduino e o GRBL como base da automação da máquina.

Como trata-se de uma máquina CNC, a gravadora a laser utiliza eixos cartesianos para coordenar os movimentos do laser para realizar a gravação desejada no material. Ela utiliza apenas os eixos X e Y para movimentaro laser com a potência de 2,5 w e seu custo total de construção está em torno de R$ 1300,00.

2.5. Contextualização do Projeto nas disciplinas em estudo

2.5.1. Materiais de Construção Mecânica – Estudo do polímero ABS

A História mostra que o desenvolvimento e os avanços das sociedades estão ligados diretamente às habilidades dos seus membros produzirem e manipularem materiais para satisfazerem as exigências do meio (ZOLIN, 2011). Manipular os materiais existentes a fim de conferir-lhes propriedades desejadas é um dos desafios mais importantes da atualidade. Dessa forma, para alterar as propriedades dos materiais, busca-se estudar e entender a relação existente entre a estrutura dos materiais e suas propriedades.

A estrutura de um material está relacionada ao arranjo interno de seus componentes, seja ao nível atômico, microscópico ou macroscópico. Portanto, alterando esses arranjos, são criados novos materiais com novas propriedades, que são demasiadamente importantes para as indústrias mecânica, civil, aeronáutica e outras.

Com a criação dos polímeros, foram desenvolvidos uma gama muito grande de plásticos que possuem variadas resistências, podendo ser aplicados em vários setores, substituindo inclusive algumas ligas metálicas, por serem mais resistentes e leves.

O ABS (Acrilonitrila butadieno estireno) possui fórmula química (C8H8•C4H6•C3H3N)n, sendo que a proporção exata de cada componente na composição do copolímero depende da utilização final do produto para que este se destina.

Considerado um termoplástico – polímeros que ao serem submetidos a altas temperaturas, não variam sua estrutura interna e composição- o ABS apresenta elevada resistência ao impacto, além de ser relativamente barato e de processamento simples. Apresenta elevada capacidade de adaptação a projetos de natureza complexa do que e são muito tenaz, duro e rígido. No entanto possui resistência química aceitável, baixo índice de absorção de água e, portanto, bastante estabilidade dimensional.

O ABS também apresenta alta resistência à abrasão e em algumas das suas composições são facilmente submetidas à galvanoplastia. Fisicamente, é um material leve e fácil de moldar apesar da sua elevada resistência, oferecendo um bom equilíbrio entre resistência à tração, ao impacto e à abrasão,

Suas outras características são a dureza superficial, rigidez, resistência ao calor, resistência química e elétrica. O ABS pode ser utilizado para trabalhar em temperaturas de até 80°C e manter suas características invariáveis. Este material cede plasticamente quando submetido a grandes esforços, de modo que o problema do seu alongamento raramente adquire importância significativa nos projetos em que este é usado. Normalmente a peça pode ser curvada além do seu limite de elasticidade sem que chegue romper-se, embora enfraqueça por fadiga (ADIPLAST).

Devido a suas propriedades e características, o ABS foi escolhido como material para fabricar as peças da Gravadora a Laser, uma vez que, devido a essas características, as peças fabricadas na impressora 3D a partir do filamento de ABS, possuirão resistência e tenacidade suficientes para suportar os esforços dos guias lineares e peças que compõem a máquina, sem que sofram falha ou fadiga, além de reduzir os custos de construção da mesma, pois trata-se de um material de baixo valor comercial.

2.5.2. Resistência