Conheça a Mini CNC Plotter feita com Arduino

Você já viu uma máquina que consegue desenhar no papel?

Esse tipo de máquina é chamada Plotter CNC. Com ela você consegue transformar desenhos vetorizados no computador em desenhos reais no papel. Inspiradores pelo canal Maker 101 - e seu Vídeo "Build a Simples 3D Mini CNC Plotter", hoje, iremos construir a CNC Plotter projetada por ele, exatamente da mesma maneira que ele construiu no vídeo, mas diferente dele, faremos algumas poucas adaptações. Está preparado(a) para acompanhar nossa jornada nesse projeto? Vamos lá! 

O início

Começando a jornada de construção da Mini CNC Plotter, vamos iniciar a fabricação de todas as peças estruturais da CNC. Utilizando o projeto do canal Maker 101, e a Impressora 3D Anycubic - Kobra 3 Combo para impressão precisa: vamos garantir que o projeto esteja mecanicamente preciso. Isso é possível graças a Kobra 3, que consegue realizar impressões de alta qualidade e durabilidade.

Impressora 3D Anycubic - Kobra 3 Combo

O material escolhido para impressão foi o PLA que além de ser um filamento biodegradável, é perfeito para projetos sustentáveis, além de oferecer ótima características como melhor aderência entre as camadas, resistência mecânica e baixa deformação térmica. Isso torna as impressões mais rígidas e resistentes, tornado-as difíceis de deformar ou flexionar. 

Imprimindo as peças com a configuração padrão da Kobra 3, o resultado já é excelente e por esse motivo, não iremos alterar as configurações padrões dos arquivos de impressão. Sendo assim, é só baixar, adicionar slicer: Anycubic Slicer Next, escolher a Kobra 3  e imprimir.  

Com as peças em mãos, vamos precisar dos motores que ele utiliza no vídeo: o Motor De Passo 28BYJ-48 C/ Driver ULN2003.

Motor De Passo 28BYJ-48 C/ Driver ULN2003

Para controlar esses motores, diferente do vídeo no qual o Maker 101 utiliza uma PCB própria, utilizaremos um Arduino UNO por ser mais simples e acessível e ainda, sim, conseguir controlar os motores e se comunicar com o computador e com o programa da CNC. 

Arduino Uno R3

A montagem

A montagem do projeto é bem simples, somente conectando as peças como demonstrado no vídeo. O projeto ficou da seguinte maneira:

Montagem mecânica da CNC Plotter com Arduino

Após isso, seguindo o tutorial do vídeo, configuramos o Inkscape configuramos, o programa Universal G-Code Sender para comunicar-se com o Arduino Uno para controle dos motores.

 
Problemas Encontrados

Com a montagem concluída e ao iniciarmos os desenhos na CNC Plotter Mini, alguns problemas surgiram: 

O primeiro e mais alarmante é a nítida folga nos eixos dos motores 28BYJ-48.

Folga no Eixo Z

Folga no Eixo X

Para projetos onde a precisão é necessária, como uma CNC, não podemos ter qualquer tipo de folga no sistema, pois isso causa diversas imprecisões na movimentação dos eixos e falhas nos desenhos. Consequentemente, com essas folgas, a plotter fica muito instável, gerando resultados, às vezes corretos e às vezes incorretos: 

Por ter essas folgas do motor, a Plotter nunca volta para a posição inicial correta:

Nesse Gif é possível ver que, ela vai para o que seria o ponto 0 e na sequência ela anda um pouco para cima antes de ir para a posição correta.

Resultados

Mesmo com essas imperfeições no projeto, a Mini CNC Plotter conseguiu realizar ótimos desenhos, como este do minion:

Conclusão

Explorando conceitos essenciais da engenharia como a fabricação de peças, automação e controle com um microcontrolador, a construção da Mini CNC Plotter inspirada no projeto do Maker 101 mostrou-se uma experiência rica e educativa.

Durante o desenvolvimento, enfrentamos desafios técnicos que exigiram adaptações para garantir um funcionamento mais estável e preciso da máquina.

O maior problema encontrado foi a folga nos eixos dos motores 28BYJ-48, impactando diretamente na precisão dos desenhos. Esse problema ressalta a importância de utilizar componentes mecânicos adequados para projetos onde a exatidão dos movimentos é crucial. Alternativas para solucionar essa questão incluem:

Substituir os motores 28BYJ-48 por motores NEMA 17, que oferecem maior torque e precisão.

Usar acoplamentos e guias lineares mais robustas, reduzindo vibrações e folgas no sistema.

Implementar compensações por software para corrigir pequenos desvios durante a movimentação dos eixos.

Mesmo com essas dificuldades, a CNC Plotter conseguiu realizar desenhos com boa qualidade, destacando-se como uma excelente porta de entrada para quem deseja aprender sobre CNC, G-Code e automação mecânica.

Este projeto também reforça a importância do uso de impressão 3D na prototipagem, por possibilitar a criação de peças personalizadas com precisão e rapidez. A Anycubic Kobra 3 Combo foi essencial para garantir a qualidade estrutural necessária.

No aspecto de controle, a escolha do Arduino UNO provou-se viável e acessível, permitindo o uso de programas amplamente conhecidos, como o Inkscape e Universal G-Code Sender, para comunicação com a CNC. Essa abordagem facilita a replicação do projeto por outros entusiastas e makers.

No geral, a Mini CNC Plotter é um excelente projeto para makers iniciantes e avançados, proporcionando aprendizado prático e uma base sólida para futuros desafios no mundo da fabricação digital.

Fique atento ao nosso blog para a versão 2, mais precisa, robusta e confiável.