Después de fabricar el llavero fallido, la espátula y la alpaca robótica de PRUSA, tenía que hacer una prueba con algo mío. No algo innovador. Algo práctico. Algo que resolviera un problema real de mi vida cotidiana.
Y tenía el problema perfecto esperando en casa: mi regadera roja.
La Regadera Roja
Personalmente no me considero una persona muy ocupada, pero tengo algunas aficiones que me definen. Entre ellas está cultivar bonsáis y la acuariofilia. No están por encima de otras como leer ciencia ficción, montar en bici, la música, los deportes de motor, ver series o el cine. Pero son las que requieren más dedicación física.
Desde hace bastantes meses mi regadera roja Haws sufría una gran disfunción. La roseta original de riego fino se rompió. Tuve que usar otra más grande que además echaba mucha cantidad de agua. Esto era un problema serio. No podía regar adecuadamente. La tierra se salía de las macetas. El riego era ineficiente porque no llegaba a empapar gradualmente el sustrato. Gran parte del agua se precipitaba por el suelo sin control.
Tenía un reto que era solucionable fabricando algo a mi medida.
Por primera vez en mi vida, podía diseñar la solución y fabricarla yo mismo.
Midiendo Con Herramientas De Otra Época
Los requisitos de diseño para la roseta de riego eran claros. Tamaño pequeño, agujeros finos, poco caudal. Y dos mejoras adicionales: hacer más largo el cuello y conseguir un ángulo de salida óptimo para que los chorros atacaran el sustrato de manera menos violenta. Determiné que serían 22 grados respecto al eje de la tubería.
Hay muchas maneras de diseñar objetos. En este caso ya tenía una idea clara de cómo dar con la solución.
Primero tomé medidas con el pie de rey de las dimensiones de la boquilla de ajuste de la regadera. No te lo vas a creer, pero sigo usando el pie de rey que me regalaron cuando estudiaba diseño. Un calibre simple que ha sobrevivido décadas y mudanzas. Las medidas me dieron la geometría de la boquilla. Ligeramente cónica para empalmar la roseta de riego. Con la flexibilidad del material plástico quedaría firmemente sujeta para aguantar la presión del agua.
Un rasgo interesante del objeto resultante es que sería una sola pieza. Normalmente con los métodos tradicionales de fabricación, ya sea en metal o plástico, es necesario hacer piezas separadas que luego hay que soldar o montar. Con la fabricación aditiva FDM podía fabricar todo de una vez.
Agujeros Que Se Cierran Solos
La forma general de la roseta no me preocupaba estéticamente. Tenía pensado hacer un loft de circunferencias. Un tubo que se ensanchaba o estrechaba según la función. No hice un proceso de diseño formal en el aspecto general. La investigación iba a estar en la parte esencialmente funcional. El control de caudal para el agua.
Para los agujeros, la referencia de las rosetas originales Haws eran 0.7 mm de diámetro. En el programa de modelado 3D introduje esas medidas. Sabía que debía manejar alguna tolerancia, pero no sabía cuál. Esa medida de 0.7 mm, teniendo en cuenta cómo se comportaría un plástico en expansión y contracción, seguramente añadiría algo más a los bordes del agujero. Intuía que se quedaría en algo como ±0.2mm.
No andaba muy desencaminado. Según estudios sobre tolerancias dimensionales en FDM con PLA, la tolerancia típica oscila entre ±0.1 mm y ±0.2 mm. Para agujeros específicamente, el material puede cerrarse hasta 0.13mm adicionales debido a la expansión del plástico al depositarse caliente y contraerse al enfriarse. Mi intuición estaba dentro del rango, pero en el límite superior.
Otra característica que tuve en cuenta además del diámetro era la cantidad de agujeros. Dispuse muchos agujeros muy concentrados en el centro.
Una vez hecho el modelo 3D con todos los requisitos, me dispuse a pasarlo por el laminador PrusaSlicer. Era la primera vez que iba a usarlo.
Importé el modelo, elegí perfil de impresión speed, filamento PLA y hotend de 0.4mm. El resultado de la laminación generaba 4 líneas de material para toda la sección de tubo. También la parte de la roseta tenía 4 capas y 4 líneas de perímetro. Pensaba en ese momento que sería suficiente material para que hubiera estanqueidad del agua.
Me diréis que el PLA no es adecuado para una pieza resistente al agua. Mi intención no era que fuera óptimo todavía. Quería confirmar el flujo de trabajo completo. Detectar un problema, idear una solución, diseñar y fabricar. Por el camino iría aprendiendo.
Ya sabía que a la primera no iba a acertar. Había dos características clave que comprobar. El empalme con la regadera y el caudal de riego.
En la primera iteración el caudal fue un desastre. Los agujeros eran tan pequeños y tan poco separados entre sí que al depositarse el material se fueron cerrando. Hasta el punto de que apenas pasaba el agua. En el otro aspecto, el empalme no era lo suficientemente cónico para quedar sujeto en el tubo de la regadera. Ni siquiera tenía estanqueidad.
Tenía dos problemas que resolver. La tolerancia del material y rediseñar el empalme.
Menos Agujeros, Más Grandes
Para el empalme no había mucho más que hacer que crear esa forma cónica necesaria para que encajara. Respecto a los agujeros tenía que hacer más pruebas o directamente hacer el agujero con una tolerancia mayor. Pero no fui por ese hilo de pensamiento. En su lugar pensé en menos agujeros pero más grandes.
Segunda iteración. Empalme más cónico y agujeros en menos cantidad de 1.4mm de diámetro.
De no tener agua de riego en la primera iteración a tener demasiada en la segunda. El resultado era negativo de nuevo en este aspecto. Era mucha cantidad de agua y el impacto en el sustrato de los bonsáis era perjudicial. En cuanto al empalme con la regadera ya estaba solucionado de manera satisfactoria, aunque no óptima. Se salía una gotita. Pero esto no me pareció grave. Así que en esa parte no iba a retocar nada.
Pruebas De Muestras
Estaba claro que para comprobar algunos aspectos del diseño final sin saber cuál iba a ser el resultado funcional, tenía que hacer algún tipo de prueba de muestras. Tenía que probar al menos el cierre de los agujeros definidos en el modelo.
En esta iteración del modelado preparé una muestra de pruebas. Solo la parte de la boquilla con los agujeros y un añadido a modo de etiqueta con el número correspondiente a la medida de los agujeros. De esta manera evitaba imprimir la pieza entera y podía comprobar qué medida era la más óptima.
Las medidas 1.2, 1.1 y 1.0 mm eran las pruebas. Menos de un milímetro se acercaba demasiado a la primera iteración, por tanto el valor más bajo tenía que ser mayor. Y el valor más alto tenía que ser menor que 1.4. De esta manera definí esa escalera de medidas.
Como no quería desperdiciar material, la manera de comprobar esta prueba sin poder pasar agua por los agujeros fue mirándolos a trasluz. No es una prueba muy calibrada, pero sería la manera de hacerlo a ojo. Solo tenía que comprobar que el valor más pequeño no diera como resultado agujeros cerrados por la expansión del material.
La Roseta Que Funcionó
Como tenía los modelos finales para cada medida de agujeros, ese mismo día que hice las pruebas ejecuté la fabricación del modelo final. Serían agujeros de 1mm.
Una vez terminado, y después de enfriar, me lo llevé a casa para probar en la regadera. Encajaba en el cuello de la regadera, como ya había comprobado. Ahora solo faltaba la prueba de riego.
El riego era satisfactorio. No caía excesiva agua, que era lo que quería. Es importante apuntar que cuando el sustrato está muy seco, la permeabilidad no es mucha. No hay capilaridad y el impacto del agua genera una balsa que no es absorbida por el sustrato al instante. Por tanto esta característica del riego se podía controlar. Lo suyo es que el agua se vaya dosificando poco a poco. Al caer agua de manera más controlada, puedes manejar la cantidad que en ese momento echas en la planta. Luego con cada pasada el sustrato se va empapando poco a poco y la capilaridad ya restaurada permite añadir el agua más generosamente.
El PLA no iba a darme mucho tiempo para este uso, pero de alguna forma podría experimentar qué vida tiene una pieza que está constantamente en contacto con el agua y además está a la intemperie. Por ahora solo han pasado unas semanas desde que lo fabriqué a mediados de diciembre. Ahora a finales de enero, no creo que pueda valorar la degradación.
Este primer flujo completo me había llevado unos cuantos días entre conceptualización, iteraciones y pruebas. El PLA es un material muy agradecido para fabricar objetos. No gotea, se enfría rápido, y aunque un poco rígido tiene buenas características funcionales.
Sostuve la roseta terminada. Pequeña, roja, con agujeros de 1mm que intuí correctamente dentro de las tolerancias del PLA. No era innovadora. No era compleja. Era una solución práctica a un problema cotidiano.
Pero era la primera vez en mi vida que el objeto que necesitaba lo diseñaba yo, lo fabricaba yo, y lo usaba yo.
El ciclo estaba completo. Problema detectado. Solución ideada. Diseño ejecutado. Objeto fabricado. Función validada.
Ahora sabía que podía hacerlo de nuevo. Con otros materiales. Con mejores tolerancias. Con lo que fuera necesario.
Ya tenía en mente los siguientes objetos que me solucionarían algunos problemillas en la otra afición.