Introducción a la impresión 3D

Desde mi adquisición del kit para montar una impresora 3D he pasado por múltiples situaciones que me han ayudado a ir dominando un poco más el tema, diferenciando los tipos de impresoras, extrusores, materiales, etc existentes y sobre todo lo básico para moverme con soltura en este mundo lleno de posibilidades.Aun me falta mucho por aprender a niveles más avanzados y muchas cosas que aun tengo pendientes por resolver pero ya me siento capacitado para hablar un poco sobre lo básico para alguien que esté empezando o vaya a empezar a utilizar una impresora de estas características.

La impresora que yo tengo está montada desde cero utilizando el kit de Geeetech que imita a la Prusa original, en concreto es el kit Geeetech Prusa I3 Pro B con el marco en acrílico. Su montaje es de relativa sencillez ya que dispone de tutoriales e incluso videos paso a paso en los que se explica todos y cada uno de los detalles a tener en cuenta, lo que no impide que se puedan cometer algunos errores como que se conecten mal los ejes o haya que reajustar los voltajes de alguno de los motores, problemas que ya expliqué en mi artículo Mi experiencia con una impresora 3D que recomiendo leer antes de adquirir un kit de este tipo.

Se trata de una impresora FDM (de Fused Deposition Modeling) que, según la Wikipedia

Utiliza una funcion aditiva, depositando el material en capas, para conformar la pieza.

Tipos de impresoras

Básicamente la impresora se encarga de fundir un plástico a determinada temperatura que deposita sobre una superficie plana y capa por capa va construyendo el objeto que termina por solidificarse a medida que el material va enfriándose. Es el tipo de impresora más común en uso doméstico e iniciación y ha permitido popularizar este tipo de artilugios. Existen muchos tipos de impresoras 3D

  • Extrusión
  • Hilado
  • Granulado
  • Laminado
  • Fotoquímicos

Vamos a centrarnos en las FDM para simplificar el artículo.

Cama caliente

Algunas impresoras suelen llevar lo que se llama una cama caliente, un soporte que sirve para mantener la pieza fija durante la impresión ya que con los movimientos de los ejes es fácil que se suelte provocando que las capas posteriores no se sitúen en el lugar correcto dando lugar a una impresión defectuosa. Eso se consigue calentando la superficie en la que se apoyan las primeras capas de la pieza a imprimir.

Extrusor

El extrusor es la pieza encargada de tratar el material utilizado y existen dos tipos principales, Directo y Bowden.

El extrusor directo mueve el material entrante gracias a una rueda dentada ubicada en su interior introduciéndolo en un hotend que lo funde a la temperatura indicada. Mientras que en los extrusores Bowden el motor está separado del hotend y el filamento transcurre hacia este por un tubo de PLC, de esta forma se consigue reducir considerablemente el peso a mover por la impresora minimizando así las vibraciones aplicadas sobre la pieza. Cada uno tiene sus ventajas e inconvenientes, si quieres saber más la gente de filament2print tiene un artículo al respecto.

Hay impresoras que utilizan más de un extrusor para combinar distintos materiales o incluso distintos colores ya que la impresión con un único extrusor suele ser a un único color y con un único tipo de filamento para toda la pieza, aunque en el tema de colores ya se empiezan a ver algunos aparatos externos que mezclan colores a partir de diferentes filamentos todavía es un apartado en el que falta mucho por mejorar.

Materiales de impresión

El material empleado para imprimir es un filamento normalmente de plástico que viene en formato de rollo, existen múltiples tipos de filamentos y cada uno ofrece un acabado diferente:

  • PLA (Poliácido láctico): Material biodegradable, de los más utilizados, muy estable y de los de mayor facilidad de tratamiento a la hora de imprimir.
  • ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno): Procedente del petróleo es bastante más resistente que el PLA, su dificultad de uso para la impresión es también mayor.
  • PET (Tereftalato de Polietileno): Se utiliza para productos de uso alimenticio, envases, botellas, etc. No es biodegradable.
  • HIPS (Poliestireno de alto impacto): Un material de alta resistencia a impactos.
  • Flexible (Elastómero termoplástico o TPE): Es un material reciclable que da como resultado una pieza flexible, moldeable hasta cierto punto.
  • Madera: Un filamento con base de PLA y fibras de madera que da un acabado similar al  de un objeto tallado.
  • Nylon: Produce un acabado de mucha calidad debido a su alta adherencia.
  • Fibra de Carbono: Material ultra resistente y super ligero, empleado normalmente en la industria por sus cualidades.

Cada material es un mundo y ni todos los extrusores son capaces de imprimir en cualquier material, ni las configuraciones de impresión de un material concreto (temperatura, velocidad, etc) suelen servir para otro, incluso dentro de un mismo tipo de material pueden existir diferencias a la hora de imprimir, por lo que los reajustes en las configuraciones están a la orden del día, no existe una configuración maestra que funcione para todo.

Configuraciones de los parámetros de impresión

Veamos qué tipo de ajustes son los que se suelen realizar a la hora de imprimir en 3D.

Configuración de filamento

En la parte del filamento podemos configurar cosas como:

  • Diámetro: El filamento que yo suelo utilizar, PLA, suele venir en dos configuraciones, 1.75 o 3mm de diámetro.
  • Temperaturas: Cada diferente tipo de material responderá mejor a diferentes temperaturas
    • Extrusor:
      • Primera capa: La temperatura a la que se fundirá la primera capa del objeto, esto dependerá si nuestra impresora utiliza una cama caliente o no
      • Otras capas: Temperatura a la que se fundirá el filamento en las capas posteriores a la primera.
    • Cama caliente (siempre y cuando nuestra impresora disponga de una):
      • Primera capa: Temperatura a la que se pondrá la cama en la primera capa
      • Otras capas: Temperatura para la cama caliente en las capas posteriores
Configuración de la impresión

En esta parte es dónde normalmente se suelen hacer más ajustes ya que debido al tipo de objeto a imprimir tendremos que utilizar una configuración u otra. Mencionaremos los más importantes

  • Capas y perímetros: Configuración referida a las capas y paredes que conformarán nuestro objeto
    • Altura de capa: La altura que tendrá cada una de las capas. A menor altura mayor definición en el objeto resultante pero a su vez mayor tiempo de impresión
    • Altura de la primera capa: Lo mismo que el apartado anterior pero para la primera capa
    • Coberturas verticales:
      • Perímetros: Se refiere a las paredes del objeto, las partes externas del mismo, indica el número de paredes que deseamos para nuestra pieza
      • Grosor mínimo de la cobertura: El grosor en milímetros que queremos darle a nuestras paredes
    • Coberturas horizontales:
      • Número de capas sólidas:
        • Arriba: Número de capas sólidas que queremos dar a nuestro objeto, esto puede parecer confuso, pero tiene que ver con el relleno, existen distintos tipos de relleno para los objetos y no tienen por qué ser 100% sólidos, por lo que podemos rellenar nuestra pieza al 25% y poner arriba y abajo un determinado número de capas sólidas, por fuera parecerá 100% sólido, pero por dentro no lo será.
        • Abajo: Número de capas sólidas en la parte inferior del objeto.
      • Grosor mínimo: Grosor en milímetros para estas capas
  • Relleno: Configuración referida al interior del objeto a imprimir
    • Densidad: Como decíamos antes podemos hacer una pieza que no esté rellena al 100%, lo que producirá un resultado con un interior con huecos, esto nos permite ahorrar material y tiempo. Cuanto menor sea la densidad mayores serán los espacios entre cada una de las partes que conforman el patrón
    • Patrón de relleno: Existen múltiples patrones de relleno y depende cuál sea el elegido dotará a nuestra pieza resultante de una mayor resistencia, peso, etc. Algunos de ellos son:
      • Rectilíneo: El relleno se realiza en líneas rectas, perpendiculares entre sí
      • Triángulos: Se rellena la pieza dibujando triángulos
      • Estrellas: En forma de estrellas
      • Concéntrico: Capas configuradas en formato de círculos
      • Panal: Una distribución en formato panal, igual que las abejas distribuyen sus panales de miel
    • Patrones de relleno externos:
      • Arriba: Patrón de la capa superior
      • Abajo: Patrón de la capa inferior
    • Avanzados:
        • Relleno sólido cada X capas: Nos permite crear un relleno sólido (al 100% de densidad) cada determinado número de capas
      • Ángulo de relleno: El ángulo que se utilizará para crear el relleno, uno rectilíneo a 45º será diferente de uno a 70º
  • Faldas y bordes: La falda es una capa que se creará justo debajo del objeto para aumentar la adherencia del mismo, mientras que los bordes se crearán rodeando las primeras capas dotando al objeto de mayor superficie de contacto con la cama caliente evitando así que pueda moverse, suele ser útil para objetos con poca superficie de contacto con la cama.
  • Material de soporte: El material de soporte nos sirve para proporcionar una superficie de apoyo a aquellas zonas de una pieza que están en el aire, por ejemplo si vamos a imprimir un muñeco con los brazos abiertos en un principio las manos quedarían en el aire por lo que al llegar a esa capa el filamento no tendría superficie de apoyo y caería estropeando el resultado final, al dotarle de apoyo utilizando material de soporte cuando la impresión alcance ese punto tendrá un lugar dónde apoyar el filamento produciendo el resultado final esperado.

Cada objeto a imprimir requerirá de unos parámetros u otros según la forma en la que estén dispuestas cada una de sus partes. Saber cuál elegir en cada momento será cosa del análisis realizado previo a la impresión y la experiencia será la que nos ayude a configurar los diferentes parámetros para producir el mejor resultado.

Una buena construcción de los materiales que conforman la impresora, un buen ajuste de los mismos tanto físicamente como en el propio firmware y una buena calibración son indispensables para producir las piezas lo más fieles al modelo original.

Si tienes alguna duda, sugerencia o comentario no dudes en escribirlo, estaré encantado de ayudar dentro de lo posible.

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By |2018-12-03T00:10:15+00:00diciembre 3rd, 2018|Tecnología|0 Comments

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